專利名稱：一種納秒級調制窄脈沖產生裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及雷達高度計線性調頻產生器中所需調制脈沖產生裝置，尤其涉及納秒級調制窄脈沖產生裝置。
雷達高度計是一種新型的、用來獲取地球重要數據和信息的主動式微波遙感設備。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等參數，其測量數據廣泛應用于全球重力場、海洋地形、極地海冰的面積、邊界線、風速、大地水準面、全球海況、大洋環(huán)流、全球氣候變化和地球物理學的研究。
雷達高度計系統中，線性調頻信號產生器產生的線性調頻信號的帶寬決定了雷達高度計的測量精度，而納秒級調制窄脈沖又直接影響到線性調頻信號的帶寬。線性調頻信號產生器的核心是一個聲表面波色散延時線。因此，納秒級調制窄脈沖裝置產生的調制窄脈沖信號的質量直接影響到雷達高度計設備整機性能的優(yōu)劣。
傳統用于雷達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制窄脈沖激勵聲表面波色散延時線；如文獻1“地球遙感衛(wèi)星1號雷達高度計線性調頻信號產生器的研究報告”(Final Reportof Feasibility Study of Chirp Generator for ERS-1 Radar Altimeter，Option A.ELAB Report，STF44 F83103，1983)。另一種是用調制窄脈沖激勵聲表面波色散延時線，如文獻2“實驗性脈沖壓縮雷達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，調制窄脈沖激勵聲表面波色散延時線時，調制脈沖產生裝置呈現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生的線性調頻信號的帶寬要求。上升沿引起波形的畸變，這可能出現在調制窄脈沖產生裝置的延時電路、截取電路和調制電路中。電路中的畸變是由延時電路的延時響應特性、截取電路的開關特性以及調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。這些畸變表現為脈沖上升沿相對于理想值的變化。
本發(fā)明目的是對調制窄脈沖產生裝置中的輸入信號、延時電路、截取電路和調制電路提供補償，以便降低輸入信號、延時電路、截取電路和調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生的線性調頻信號的帶寬要求，保證雷達高度計系統的測量精度。
本發(fā)明目的是這樣實現的通過使用整形電路以及響應速度小于1納秒的截取電路、隔離度大于35dB的調制電路來改善波形畸變。整形電路內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速度小于1納秒的截取電路產生一個上升沿、下降沿陡峭的8納秒窄脈沖，隔離度大于35dB的調制電路將射頻輸入信號與納秒級窄脈沖調制，經功率放大產生一個調制頻率為324MHz，調制脈沖寬度為8納秒的納秒級調制窄脈沖信號，用于驅動雷達高度計中的聲表面波色散延時線，產生滿足測高要求的線性調頻信號帶寬。
本發(fā)明提供了一種雷達高度計中使用的納秒級調制窄脈沖產生裝置。該裝置通過對輸入信號、延時電路、截取電路和調制電路提供補償，降低了輸入信號、延時電路、截取電路和調制電路引起的總畸變量，使所得到的納秒級調制窄脈沖信號滿足雷達高度計系統中激勵聲表面波色散延時線產生的線性調頻信號的帶寬要求，改善了雷達高度計系統中線性調頻信號的線性度和平坦度，減小了相位誤差，保證了雷達高度計系統的測量精度和數據反演精度。
下面結合附圖及具體實施方案詳細說明本發(fā)明。


圖1示出納秒級調制窄脈沖產生裝置的結構方框圖。
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)電路補償前納秒級調制窄脈沖產生裝置的輸出波形。
圖2(d)電路補償后納秒級調制窄脈沖產生裝置的輸出波形。
圖2(e)電路補償前納秒級調制窄脈沖產生裝置的輸出頻譜。
圖2(f)電路補償后納秒級調制窄脈沖產生裝置的輸出頻譜。
參照圖1，圖中示出根據本發(fā)明的納秒級調制窄脈沖產生裝置的結構方框圖。來自雷達高度計控制和處理計算機的短脈沖串輸入信號101經整形電路201中的納秒有源延時線整形，產生了上升沿小于6納秒的整形信號103，整形信號103通過TTL-ECL電平轉換電路203，完成TTL到ECL電平轉換，變?yōu)镋CL電平信號105；同時短脈沖串輸入信號101經另一整形電路202中的納秒有源延時線整形，產生了上升沿小于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，產生8納秒延時信號104，延時信號104通過TTL-ECL電平轉換電路205完成TTL到ECL電平轉換，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速度小于1納秒的截取電路206，該截取電路響應兩路輸入ECL信號，產生一個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電平轉換電路207，產生一個有驅動能力的8納秒窄脈沖信號108，ECL-TTL電平轉換電路207為日立公司制造HD100125。324MHz射頻輸入信號109和有驅動能力的8納秒窄脈沖信號108分別送到隔離度大于35dB的調制電路208，調制電路208利用其內部的一個雙平衡開關，在有驅動能力的8納秒窄脈沖信號108控制下，對324MHz射頻輸入信號109進行調制，產生一個調制頻率為324MHz，調制脈沖寬度為8納秒的調制窄脈沖信號110。調制電路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將調制窄脈沖信號110進行功率放大，得到一個滿足雷達高度計線性調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)中示出電路補償前納秒級調制窄脈沖產生裝置的輸出波形304，窄脈沖寬度為10納秒，圖2(d)中示出電路補償后納秒級調制窄脈沖產生裝置的輸出波形305，窄脈沖寬度為8納秒。圖2(e)中示出電路補償前納秒級調制窄脈沖產生裝置的輸出頻譜306，帶寬為100MHz。圖2(f)中示出電路補償后納秒級調制窄脈沖產生裝置的輸出頻譜307，帶寬為125MHz。圖2(a)，(b)，(c)，(d)，(e)，(f)所示的曲線是利用PC計算機產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。
權利要求
1.一種納秒級調制窄脈沖產生裝置，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)信號進行電平轉換的電平轉換電路(205)；一將兩個電平轉換電路(203)、(205)輸出信號分別進行截取并輸入另一電平轉換電路(207)的截取電路(206)，一將電平轉換電路(207)輸出信號與324MHz射頻輸入信號(109)進行調制，并輸送到放大電路(209)的調制電路(208)。
2.根據權利要求1的納秒級調制窄脈沖產生裝置，其特征在于，所述的整形電路，是其內部具有納秒有源延時線的整形電路。
3.根據權利要求1的納秒級調制窄脈沖產生裝置，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，產生一路8納秒延時信號(104)。
4.根據權利要求1的納秒級調制窄脈沖產生裝置，其特征在于，所述的的調制電路(208)其內部具有的雙平衡開關，且隔離度大于35dB，調制頻率為324MHz，調制脈沖寬度為8納秒的納秒級調制窄脈沖信號。
全文摘要
本發(fā)明提供一種用于雷達高度計激勵線性調頻產生器所需的納秒級調制窄脈沖產生裝置，目的在于消除傳統調制窄脈沖產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)、電平轉換電路(203、205、207)、調制電路(208)和放大電路(209)六個部分。它能夠產生滿足雷達高度計線性調頻信號帶寬要求的納秒級調制窄脈沖激勵信號，從而實現高度測量的要求。
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)先權日1997年3月4日
發(fā)明者劉和光, 張瑞華, 毛國詩, 黃靜, 嚴敬業(yè) 申請人:中國科學院空間科學與應用研究中心