改善二次雷達脈沖信號上升和下降沿的裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型屬于單脈沖二次雷達系統(tǒng)領(lǐng)域，特別涉及一種改善二次雷達脈沖信號上升和下降沿的裝置。本實用新型包括PIN開關(guān)單元和功率放大器單元，所述PIN開關(guān)單元的信號輸入端、控制端分別連接射頻輸入信號、TTL控制信號，所述PIN開關(guān)單元的信號輸出端連接功率放大器單元的信號輸入端，所述功率放大器單元的信號輸出端輸出射頻輸出信號。通過TTL控制信號來控制PIN開關(guān)單元的導(dǎo)通和截止，不僅改善了二次雷達脈沖信號的上升和下降沿，使上升沿和下降沿滿足50ns～100ns的指標要求，而且本實用新型具備結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、成本低廉的特點。
【專利說明】
改善二次雷達脈沖信號上升和下降沿的裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型屬于單脈沖二次雷達系統(tǒng)領(lǐng)域，特別涉及一種改善二次雷達脈沖信號上升和下降沿的裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著科學(xué)技術(shù)的進步，航空運輸業(yè)的飛速發(fā)展，航空運輸日益繁忙，為保障航空運輸安全，空管雷達廣泛應(yīng)用于民用和軍事航空領(lǐng)域，各個機場都安裝有二次雷達，二次雷達的使用量越來越大。二次雷達發(fā)射組件通常使用的功率管是LD MOS功率晶體管，LD MOS功率晶體管是電壓控制導(dǎo)通型功率管，具有輸出功率大、功率增益高、頂降小、脈沖上升沿和下降沿小、且不隨功率晶體管的工作狀態(tài)變化的技術(shù)特點。
[0003]但由于LDMOS功率晶體管的輸出信號的上升沿和下降沿在8ns左右，而二次雷達的脈沖上升沿指標要求為50ns?10ns，下降沿指標要求為50ns?500ns ；因此LD MOS功率晶體管的上升沿和下降沿不能滿足二次雷達的使用要求，因此使用時需要對射頻信號上升沿和下降沿進行改善處理。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]本實用新型為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種改善二次雷達脈沖信號上升和下降沿的裝置，本實用新型不僅改善了二次雷達脈沖信號的上升和下降沿，使上升沿和下降沿滿足50ns?10ns的指標要求，而且具備結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、成本低廉的特點。
[0005]為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用了以下技術(shù)措施:
[0006]—種改善二次雷達脈沖信號上升和下降沿的裝置，包括PIN開關(guān)單元和功率放大器單元，所述PIN開關(guān)單元的信號輸入端、控制端分別連接射頻輸入信號、TTL控制信號，所述PIN開關(guān)單元的信號輸出端連接功率放大器單元的信號輸入端，所述功率放大器單元的信號輸出端輸出射頻輸出信號。
[0007]本實用新型還可以通過以下技術(shù)措施進一步實現(xiàn)。
[0008]優(yōu)選的，所述PIN開關(guān)單元包括PIN二極管，所述PIN二極管的正極端連接第十四電容、第一電感的一端，所述第十四電容的另一端連接射頻輸入信號，第一電感的另一端連接第十五電容、第十六電容的一端、以及TTL控制信號，所述第十五電容、第十六電容的另一端均接地，所述PIN 二極管的負極端連接第二電感的一端、功率放大器單元的信號輸入端，所述第二電感的另一端接地。
[0009]優(yōu)選的，所述功率放大器單元包括功率晶體管，所述功率晶體管的柵極連接第一電容、第一電阻、第四電容、第五電容的一端，所述第一電容的另一端連接PIN 二極管的負極端以及第二電感的一端，所述第一電阻的另一端、以及第二電容、第三電容的一端均連接所述功率晶體管的柵極輸入電壓，所述第二電容、第三電容、第四電容、第五電容的另一端均接地，所述功率晶體管的漏極連接第六電容、第七電容、第八電容、第九電容、第十電容、第i^一電容、第十二電容、第十三電容的一端、以及漏極供電電源，所述第七電容、第八電容、第九電容、第十電容、第十一電容、第十二電容、第十三電容的另一端均接地，所述第六電容的另一端輸出射頻輸出信號。
[0010]進一步的，所述PIN二極管的型號為美國M/A-C0M公司生產(chǎn)的MADP-042405-13060。
[0011]進一步的，所述功率晶體管為500W的LDMOSRF功率晶體管。
[0012]本實用新型的有益效果在于:
[0013]I)、本實用新型包括PIN開關(guān)單元和功率放大器單元，所述PIN開關(guān)單元的信號輸入端、控制端分別連接射頻輸入信號、TTL控制信號，所述PIN開關(guān)單元的信號輸出端連接功率放大器單元的信號輸入端，所述功率放大器單元的信號輸出端輸出射頻輸出信號。通過TTL控制信號來控制PIN開關(guān)單元的導(dǎo)通和截止，不僅改善了二次雷達脈沖信號的上升和下降沿，使上升沿和下降沿滿足50ns?10ns的指標要求，而且本實用新型具備結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、成本低廉的特點。
[0014]值得特別指出的是:本實用新型只保護由上述物理部件以及連接各個物理部件之間的線路所構(gòu)成的裝置或者物理平臺，而不涉及其中的軟件部分。
[0015]2)、本實用新型中的PIN 二極管的型號為美國Μ/A-⑶M公司生產(chǎn)的MADP-042405-13060，所述功率晶體管為500W的LDMOS RF功率晶體管。本實用新型通過以上元器件互相配合使用，實現(xiàn)了本實用新型的最優(yōu)設(shè)計，使得最終輸出的射頻輸出信號的各個指標達到最優(yōu)值。
【附圖說明】
[0016]圖1為本實用新型的原理框圖；
[0017]圖2為本實用新型的TTL控制信號與射頻輸入信號和射頻輸出信號的相對位置圖；
[0018]圖3為本實用新型的PIN開關(guān)單元的原理圖；
[0019]圖4為本實用新型的功率放大器單元的原理圖。
[0020]圖中標記符號的含義如下:
[0021]10—PIN開關(guān)單元20—功率放大器單元
[0022]30 一 IRIG-B碼接收模塊C1?C16 一第一電容?第十六電容
[0023]LI?L2—第一電感?第二電感Vl—功率晶體管
[0024]V2—PIN 二極管
【具體實施方式】
[0025]下面將結(jié)合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒緦嵱眯滦椭械膶嵤├?，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。
[0026]如圖1所示，一種改善二次雷達脈沖信號上升和下降沿的裝置，包括PIN開關(guān)單元10和功率放大器單元20，所述PIN開關(guān)單元10的信號輸入端、控制端分別連接射頻輸入信號、TTL控制信號，所述PIN開關(guān)單元10的信號輸出端連接功率放大器單元20的信號輸入端，所述功率放大器單元20的信號輸出端輸出射頻輸出信號。
[0027]如圖3所示，所述PIN開關(guān)單元10包括PIN 二極管V2，所述PIN 二極管V2的正極端連接第十四電容C14、第一電感LI的一端，所述第十四電容C14的另一端連接射頻輸入信號，第一電感LI的另一端連接第十五電容C15、第十六電容C16的一端、以及TTL控制信號，所述第十五電容C15、第十六電容C16的另一端均接地，所述PIN 二極管V2的負極端連接第二電感L2的一端、功率放大器單元20的信號輸入端，所述第二電感L2的另一端接地。
[0028]如圖4所示，所述功率放大器單元20包括功率晶體管VI，所述功率晶體管Vl的柵極連接第一電容Cl、第一電阻Rl、第四電容C4、第五電容C5的一端，所述第一電容Cl的另一端連接PIN 二極管V2的負極端以及第二電感L2的一端，所述第一電阻Rl的另一端、以及第二電容C2、第三電容C3的一端均連接所述功率晶體管Vl的柵極輸入電壓，所述第二電容C2、第三電容C3、第四電容C4、第五電容C5的另一端均接地，所述功率晶體管VI的漏極連接第六電容C6、第七電容C7、第八電容C8、第九電容C9、第十電容C10、第^^一電容CU、第十二電容C12、第十三電容C13的一端、以及漏極供電電源，所述第七電容C7、第八電容C8、第九電容C9、第十電容C10、第^^一電容C11、第十二電容C12、第十三電容C13的另一端均接地，所述第六電容C6的另一端輸出射頻輸出信號。
[0029]所述PIN 二極管V2的型號為美國M/A-C0M公司生產(chǎn)的MADP-042405-13060。
[0030]所述PIN二極管V2的工作原理:PIN二極管V2的中間層是接近本征的I層，兩邊是重摻雜的P+和N+層。在零偏或反向偏壓下，I層中幾乎沒有載流子，I層近似為一個固定的小電容，阻抗很高，近似開路，當(dāng)PIN二極管V2上加射頻輸入信號時，通過PIN二極管V2的射頻輸入信號的電流非常??；當(dāng)PIN二極管V2上加正向偏壓時，PIN二極管V2的載流子向I層注入，隨著載流子向I層中注入，I層中載流子數(shù)量慢慢增加，導(dǎo)通阻抗慢慢變小，導(dǎo)通能力在逐漸增加，通過PIN二極管的射頻信號電流會慢慢增加；當(dāng)I層中載流子達到一定值時，PIN二極管近似短路，通過PIN 二極管的射頻信號電流達到最大值。
[0031]所述功率晶體管Vl為500W的LDMOS RF功率晶體管。
[0032]所述功率晶體管Vl工作在線性區(qū)時，功率放大器單元20在不同輸入功率時的輸出功率增益相同，所述功率放大器單元20的輸出功率與輸入功率呈線性關(guān)系，改善后的射頻輸入信號經(jīng)過功率放大器單元20放大后，上升沿和下降沿保持不變。當(dāng)功率晶體管Vl工作在飽和區(qū)時，所述功率放大器單元20的輸出功率增益變小，且隨著飽和深度的增加，功率晶體管Vl的功率增益急速降低；由于射頻輸入信號在上升和下降沿處的功率比射頻信號脈沖中間部位功率低，若功率放大器單元20處于深度飽和工作狀態(tài)，則在射頻輸入信號的上升沿和下降沿處，功率晶體管Vl處于線性區(qū)工作狀態(tài)，功率增益比較高，在射頻輸入信號脈沖中間部位處，功率晶體管Vl處于深度飽和狀態(tài)，功率增益比較低，上升沿和下降沿改善后的射頻輸入信號經(jīng)過功率放大器單元20放大后，上升和下降沿會變小，因此在使用時，應(yīng)當(dāng)使功率晶體管Vl工作在線性區(qū)。
[0033]本實用新型在使用時，可以與現(xiàn)有技術(shù)中的軟件配合來進行使用。下面結(jié)合現(xiàn)有技術(shù)中的軟件對本實用新型的工作原理進行描述，但是必須指出的是:與本實用新型相配合的軟件不是本實用新型的創(chuàng)新部分，也不是本實用新型的組成部分。
[0034]如圖1、2所示，一種改善二次雷達脈沖信號上升和下降沿的裝置的改善方法，具體步驟包括:
[0035]S1、所述PIN開關(guān)單元10的信號輸入端接收射頻輸入信號，PIN開關(guān)單元10的控制端輸入TTL控制信號，所述射頻輸入信號的前沿的輸入時間提前于所述TTL控制信號的前沿的輸入時間，且射頻輸入信號的后沿的輸入時間滯后于TTL控制信號的后沿的輸入時間；
[0036]S2、當(dāng)所述TTL控制信號為低電平時，PIN開關(guān)單元10內(nèi)部的PIN 二極管V2處于高阻狀態(tài)，所述射頻輸入信號停止通過PIN開關(guān)單元10;
[0037]S3、所述TTL控制信號的前沿到來時，PIN 二極管V2的導(dǎo)通能力逐漸增加，通過PIN開關(guān)單元10的射頻輸入信號的電流逐漸增加，直至射頻輸入信號的電流達到最大值，所述射頻輸入信號從電流最大值的10 %至電流最大值的90 %所需要的時間即為改善后的射頻輸入信號的上升沿；
[0038]S4、所述TTL控制信號為高電平時，PIN開關(guān)單元10內(nèi)部的PIN 二極管V2處于導(dǎo)通狀態(tài)，所述射頻輸入信號通過PIN開關(guān)單元10;
[0039]S5、所述TTL控制信號的后沿到來時，PIN二極管V2的導(dǎo)通能力逐漸減弱，通過PIN開關(guān)單元10的射頻輸入信號的電流逐漸從最大值變?yōu)樽钚≈?，所述射頻輸入信號從電流最大值的90%至電流最大值的10%所需要的時間即為改善后的射頻輸入信號的下降沿；
[0040]S6、設(shè)置功率放大器單元20中的功率晶體管Vl工作在線性區(qū)；所述PIN開關(guān)單元10的信號輸出端輸出改善后的射頻輸入信號至功率放大器單元20的信號輸入端，所述功率放大器單元20的信號輸出端輸出功率放大后的射頻輸出信號。
[0041]本實用新型利用TTL控制信號來控制PIN開關(guān)單元的導(dǎo)通和截止，改善了二次雷達脈沖信號的上升和下降沿，使上升沿和下降沿滿足50ns?10ns的指標要求，廣泛的應(yīng)用于單脈沖二次雷達系統(tǒng)領(lǐng)域。
【主權(quán)項】
1.改善二次雷達脈沖信號上升和下降沿的裝置，其特征在于:包括PIN開關(guān)單元(10)和功率放大器單元(20)，所述PIN開關(guān)單元(10)的信號輸入端、控制端分別連接射頻輸入信號、TTL控制信號，所述PIN開關(guān)單元(10)的信號輸出端連接功率放大器單元(20)的信號輸入端，所述功率放大器單元(20)的信號輸出端輸出射頻輸出信號。2.如權(quán)利要求1所述的改善二次雷達脈沖信號上升和下降沿的裝置，其特征在于:所述PIN開關(guān)單元(10)包括PIN二極管(V2)，所述PIN二極管(V2)的正極端連接第十四電容(C14)、第一電感(LI)的一端，所述第十四電容(C14)的另一端連接射頻輸入信號，第一電感(LI)的另一端連接第十五電容(C15)、第十六電容(C16)的一端、以及TTL控制信號，所述第十五電容(C15)、第十六電容(C16)的另一端均接地，所述PIN 二極管(V2)的負極端連接第二電感(L2)的一端、功率放大器單元(20)的信號輸入端，所述第二電感(L2)的另一端接地。3.如權(quán)利要求2所述的改善二次雷達脈沖信號上升和下降沿的裝置，其特征在于:所述功率放大器單元(20)包括功率晶體管(VI)，所述功率晶體管(Vl)的柵極連接第一電容(Cl)、第一電阻(Rl)、第四電容(C4)、第五電容(C5)的一端，所述第一電容(Cl)的另一端連接PIN二極管(V2)的負極端以及第二電感(L2)的一端，所述第一電阻(Rl)的另一端、以及第二電容(C2)、第三電容(C3)的一端均連接所述功率晶體管(Vl)的柵極輸入電壓，所述第二電容(C2)、第三電容(C3)、第四電容(C4)、第五電容(C5)的另一端均接地，所述功率晶體管(Vl)的漏極連接第六電容(C6)、第七電容(C7)、第八電容(C8)、第九電容(C9)、第十電容(ClO)、第^^一電容(Cll)、第十二電容(C12)、第十三電容(C13)的一端、以及漏極供電電源，所述第七電容(C7)、第八電容(C8)、第九電容(C9)、第十電容(ClO)、第^^一電容(Cll)、第十二電容(Cl 2 )、第十三電容(C13)的另一端均接地，所述第六電容(C6)的另一端輸出射頻輸出信號。4.如權(quán)利要求2所述的改善二次雷達脈沖信號上升和下降沿的裝置，其特征在于:所述PIN 二極管(V2)的型號為美國M/A-COM公司生產(chǎn)的MADP-042405-13060。5.如權(quán)利要求3所述的改善二次雷達脈沖信號上升和下降沿的裝置，其特征在于:所述功率晶體管(VI)為500W的LDMOS RF功率晶體管。
【文檔編號】H03K5/13GK205490460SQ201620256515
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年3月28日
【發(fā)明人】于龍, 孟歡, 范青, 甘成才, 劉磊承
【申請人】安徽四創(chuàng)電子股份有限公司