专利名称：窄脉冲功率信号源的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种用于超宽带探测雷达技术、超宽带时域测量及超宽带通信测试设备的脉冲信号源，尤其涉及一种窄脉冲功率信号源。
背景技术：
窄脉冲信号也称无载频脉冲信号或冲击脉冲信号，由于其有极陡的脉冲沿、极窄的脉冲宽度使得窄脉冲在频域上具有极宽的频率范围，广泛使用于超宽带探测雷达技术、超宽带通信、超宽带时域测量及通用测试设备。
在现有技术中，要实现脉冲宽度小于1ns的窄脉冲信号源，常采用雪崩方式窄脉冲信号源，请参见图1所示，雪崩方式窄脉冲信号源电路包括变压器TR1、三极管T1、二极管D1、电感L1、电阻R1至R8及电容C1至C5；在信号输入端与变压器TR1的初级线圈一端之间以次串联连接C1、R4；变压器TR1的初级线圈另一端与地之间串接电阻R5；变压器TR1的次级线圈一端与二极管D1的负端、三极管T1的基极并接；变压器TR1的次级线圈另一端与二极管D1的正端连接；三极管T1的集电极与电阻R2、R3、R7、电容C4的一端并接；三极管T1的发射极与电阻R6、电容C5的一端及电阻R7另一端并接；电阻R8一端与电容C5另一端及信号输出端并接，电阻R8另一端与电容C4另一端及地并接；电阻R1一端与电感L1一端连接，电阻R1另一端与电阻R2另一端及电容C2一端连接；C3两端分别与电阻R3另一端、地连接；电阻R5、R6、电容C2的另一端与地连接。
雪崩方式窄脉冲信号源的工作原理是，在晶体三极管各级间通过施加满足雪崩条件的工作电压，使晶体三极管工作在雪崩区，产生窄脉冲信号。该雪崩方式脉冲信号源的主要缺点是1、现有技术的雪崩方式窄脉冲信号源，为使晶体管产生雪崩现象，在该电路中需要设有一个高达上百伏的直流高压工作电源，且体积大，给使用带来不便。
2、由于雪崩方式窄脉冲信号源电路往往在上百伏甚至几百伏的供电电压作用下，输出的窄脉冲幅度仅为几十伏，因此，效率低。
3、由于对雪崩管的要求高，雪崩管属于专用的特殊晶体三极管，各国厂家对雪崩管的参数并无统一和标准，同一型号的管子参数差异较大，给制造信号源带来较大困难；如若要达到脉冲幅度40V以上、脉冲宽度1ns左右的窄脉冲信号，往往要在几十甚至上百只管子中进行挑选，合格率低，增加了生产成本。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种改进的窄脉冲功率信号源，它能使输出的窄脉冲功率信号的窄脉冲宽度小，信号功率大，效率高；采用的工作电压低，体积小，制造简便，使用可靠。
本实用新型的目的是这样实现的一种窄脉冲功率信号源，其特点是，该信号源包括脉冲放大偶合电路、脉冲功率振荡器、脉冲阶跃电路及脉冲瞬态复合电路；脉冲放大偶合电路的输出端与脉冲功率振荡器的输入端连接，将输入的脉冲信号放大输入脉冲功率振荡器；脉冲功率振荡器的输出端与脉冲阶跃电路的输入端连接，脉冲功率振荡器输出功率放大的脉冲信号经脉冲阶跃电路作用，整形为具有陡化脉冲沿的脉冲信号；脉冲阶跃电路的输出端与脉冲瞬态复合电路输入端连接，脉冲瞬态复合电路输出端输出峰化的窄脉冲功率信号。
上述的窄脉冲功率信号源，其中，所述的脉冲放大偶合电路包括晶体三极管T1和T2、开关二极管D1和D2、电阻R1至R5、电容器C3、C6、电感L5；晶体三极管T1的基极与电阻R1和R2并接，电阻R1和R2分别与外部输入信号及地连接；电阻R3与电容器C3并接构成偶合电路，电阻R3与电容C3相并接的一端与晶体三极管T1的集电极连接，电阻R3与电容C3相并接的另一端与晶体三极管T2的基极连接；晶体三极管T2的发射极与电阻R4和电容器C6一端并接，电感L5一端与电容器C6的另一端、开关二极管D1的负端及电阻R7的一端并接，开关二极管D2正负端分别与电阻R7另一端、R5一端连接。
上述的窄脉冲功率信号源，其中，所述的脉冲功率振荡器包括晶体三极管T3、T4、T5、T6、电阻R6、R7、R8、R9、电容C8、C9；晶体三极管T3的基极与开关二极管D2正端和电阻R7另一端连接晶体三极管T4的基极与开关二极管D 1正端和电阻R6的一端连接，晶体三极管T3、T4的发射极接地；电阻R5和R6的另一端接地，晶体三极管T3、T4的集电极分别与晶体三极管T5、T6的基极连接；电容C8、C9一端与晶体三极管T5的集电极连接，电阻R8一端和电容C9另一端与晶体三极管T6的集电极连接，电阻R9一端与晶体三极管T4的发射极和晶体三极管T6的基极并接，电阻R8另一端与晶体三极管T5的发射极连接，电阻R9和电容C8的另一端接地。
上述的窄脉冲功率信号源，其中，所述的脉冲阶跃电路包括电容C11至C14、阶跃恢复二极管D3至D5；电容C11、C12、C13、C14的一端与电容C8、C9、晶体三极管T5的集电极和二极管D3的正端并接，电容C11、C12、C13、C14的另一端接地，阶跃恢复二极管D3的负端连接二极管D4的正端，二极管D4的负端连接二极管D5的正端。
上述的窄脉冲功率信号源，其中，所述的脉冲瞬态复合电路，包括二极管D6、电感L7和电容C15；二极管D6的正端与脉冲阶跃电路的二极管D5的负端和电感L7一端连接，电感L7另一端接地，电容C15一端分别与二极管D6的负端连接，电容C15另一端输出窄脉冲功率信号。
本实用新型窄脉冲功率信号源由于采用了上述的技术方案，使之与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果1、本实用新型由于设有脉冲放大偶合电路、脉冲功率振荡器、脉冲阶跃电路及脉冲瞬态复合电路，可采用低电压工作电源，实现窄脉冲功率信号，输出的窄脉冲宽度小，功率大，典型的输出窄脉冲宽度小于1ns，幅度可达150V以上。
2、本实用新型由于设有脉冲瞬态复合电路，在其他状态不变的情况下，调节电感L7的大小及位置，可实现不同的窄脉冲宽度和幅度输出，脉冲宽度最小可达200ps以下，输出的窄咏冲重复频率跟随输入脉冲信号的重复频率。
3、本实用新型与雪崩方式窄脉冲信号源相比，效率大大提高，体积和重量大大减小。
4、本实用新型工艺制造简便、成本低、电器性能优良，使用可靠、方便。
通过以下对本实用新型窄脉冲功率信号源实施例结合其附图的描述，可以进一步理解本实用新型的目的、具体结构特征和优点。其中，附图为图1是现有技术雪崩方式窄脉冲信号源电原理图。
图2是本实用新型窄脉冲功率信号源电路框图。
图3是本实用新型窄脉冲功率信号源电原理图。
图4是现有技术脉冲信号源单极性窄脉冲输出波形图。
图5是本实用新型窄脉冲功率信号源的双极性窄脉冲输出波形图。
具体实施方式
请参见图2所示，窄脉冲功率信号源，包括脉冲放大偶合电路1、脉冲功率振荡器2、脉冲阶跃电路3及脉冲瞬态复合电路4；脉冲放大偶合电路1的输出端与脉冲功率振荡器2的输入端连接，脉冲放大偶合电路1将输入的脉冲信号放大、偶合及平衡变换后输入脉冲功率振荡器2；脉冲功率振荡器2的输出端与脉冲阶跃电路3的输入端连接，脉冲功率振荡器2输出功率脉冲信号经脉冲阶跃电路3作用，整形为具有陡化脉冲沿的脉冲信号；脉冲阶跃电路3的输出端与脉冲瞬态复合电路4输入端连接，脉冲瞬态复合电路4输出端输出峰化的窄脉冲功率信号，为外部设备提供窄脉冲功率信号源。
请参见图3所示，窄脉冲功率信号源由脉冲放大偶合电路1、脉冲功率振荡器2、脉冲阶跃电路3及脉冲瞬态复合电路4组成；脉冲放大偶合电路1包括晶体三极管T1和T2、开关二极管D1和D2、电阻R1至R5、电容器C3、C6、电感L5；晶体三极管T1的基极与电阻R1和R2并接，电阻R1和R2分别与外部输入信号及地连接，由电阻R1输入的脉冲信号反相放大；电阻R3与电容器C3并接构成偶合电路，电阻R3与电容C3相并接的一端与晶体三极管T1的集电极连接，电阻R3与电容C3相并接的另一端与晶体三极管T2的基极连接；将晶体三极管T1放大的脉冲信号偶合传输给晶体三极管T2；晶体三极管T2的发射极与电阻R4和电容器C6一端并接，电感L5一端与电容器C6的另一端、开关二极管D1的负端及电阻R7的一端并接，开关二极管D2正负端分别与电阻R7另一端、R5一端连接。窄脉冲功率信号源工作电源电压15V，脉宽小于40us的TTL电平脉冲信号在R1端输入，晶体三极管T1、T2形成对脉冲输入信号的放大，同时T2晶体管、电容器C6、电感L5完成对脉冲信号的不平衡到平衡的转换，实现由电感L5输出的信号为双极性脉冲信号，开关二极管D1和D2用于对信号的限幅。
脉冲功率振荡器2包括晶体三极管T3、T4、T5、T6、电阻R6、R7、R8、R9、电容C8、C9；晶体三极管T3的基极与开关二极管D2正端和电阻R7另一端连接晶体三极管T4的基极与开关二极管D1正端和电阻R6的一端连接，晶体三极管T3、T4的发射极接地；电阻R5和R6的另一端接地，晶体三极管T3、T4的集电极分别与晶体三极管T5、T6的基极连接；电容C8、C9一端与晶体三极管T5的集电极连接，电阻R8一端和电容C9另一端与晶体三极管T6的集电极连接，电阻R9一端与晶体三极管T4的发射极和晶体三极管T6的基极并接，电阻R8另一端与晶体三极管T5的发射极连接，电阻R9和电容C8的另一端接地。晶体管三极管T3、T4实现对正、负对称脉冲信号的放大。晶体管三极管T5、T6为双极性晶体管振荡放大器，实现对脉冲信号的功率振荡放大。
脉冲阶跃电路3包括电容C11至C14、阶跃恢复二极管D3至D5；电容C11、C12、C13、C14的一端与电容C8、C9、晶体三极管T5的集电极和二极管D3的正端并接，电容C11、C12、C13、C14的另一端接地，阶跃恢复二极管D3的负端连接二极管D4的正端，二极管D4的负端连接二极管D5的正端。脉冲功率振荡器输出功率脉冲信号经脉冲阶跃电路作用，利用阶跃恢复二极管D3、D4、D5的反向恢复所出现的阶跃特性，将边沿较慢的脉冲信号整形为边沿陡快的窄脉冲信号。
脉冲瞬态复合电路4包括阶跃恢复二极管D6、电感L7和电容C15；阶跃恢复二极管D6的正端与脉冲阶跃电路的二极管D5的负端和电感L7一端连接，电感L7另一端接地，电容C15一端分别与阶跃恢复二极管D6的负端连接，电容C15另一端输出窄脉冲功率信号。电路中的D3、D4、D5、D6和电感L7形成对信号的脉冲瞬态复合效应，完成对窄脉冲信号的峰化，实现窄脉冲信号的高幅度和大瞬态功率，通过电容C15将产生峰化的窄脉冲功率信号输出至外部设备。调节电感L7的大小及位置，可产生不同的窄脉冲宽度和幅度的窄脉冲功率信号输出。
在窄脉冲功率信号源的电路中还包括滤波电容C1、C2、C4、C5、C7、C10、电感L1、L2、L3、L4、L6；+15V电源输入端串接电感L1，电感L1的另一端与电解电容C1、C2、电感L3、L4、L6、C10并接，电解电容C1、电容C2、C4、C5、C7、C10另一端接地；电感L3的另一端与电阻R3和电容器C3相并接的一端及晶体三极管T2的基极并接，电感L4的另一端与晶体三极管T2的发射极和电容C7的一端连接，电感L6一端与晶体三极管T3的集电极和晶体三极管T5的基极并接，电感L6另一端与晶体体三极管T5的发射极和电容C10一端并接，电感L2、电容C4和C5的一端与三极管T6的发射极连接，电感L2与-15V连接。通过在电路中设有的滤波电容C1、C2、C4、C5、C7、C10、电感L1、L2、LL3、L4、L6可有效滤去干扰脉冲，确保窄脉冲功率信号可靠输出。
请参见图4、图5所示，图4是现有技术单极性窄脉冲输出波形图，图5是本实用新型窄脉冲功率信号源的双极性窄脉冲输出波形图，本实用新型窄脉冲功率信号源输出的双极性窄脉冲率信号，可为超宽带探测雷达技术、超宽带时域测量及超宽带通信测试设备提供可靠的双极性窄脉冲功率信号源。
综上所述，本实用新型窄脉冲功率信号源采用15V工作电源，输入的脉冲信号在TTL电平的作用下，输出的窄脉冲宽度小，功率大，典型的输出窄脉冲功率信号宽度小于1ns、窄脉冲沿为几百PS、脉冲幅度大于150V，具有效率高、输出窄脉冲信号功率大，工作电压低，体积小，使用方便可靠。
权利要求1.一种窄脉冲功率信号源，其特征在于该信号源包括脉冲放大偶合电路、脉冲功率振荡器、脉冲阶跃电路及脉冲瞬态复合电路；脉冲放大偶合电路的输出端与脉冲功率振荡器的输入端连接，将输入的脉冲信号放大输入脉冲功率振荡器；脉冲功率振荡器的输出端与脉冲阶跃电路的输入端连接，脉冲功率振荡器输出功率放大的脉冲信号经脉冲阶跃电路作用，整形为具有陡化脉冲沿的脉冲信号；脉冲阶跃电路的输出端与脉冲瞬态复合电路输入端连接，脉冲瞬态复合电路输出端输出峰化的窄脉冲功率信号。
2.根据权利要求1所述的窄脉冲功率信号源，其特征在于所述的脉冲放大偶合电路包括晶体三极管T1和T2、开关二极管D1和D2、电阻R1至R5、电容器C3、C6、电感L5；晶体三极管T1的基极与电阻R1和R2并接，电阻R1和R2分别与外部输入信号及地连接；电阻R3与电容器C3并接构成偶合电路，电阻R3与电容C3相并接的一端与晶体三极管T1的集电极连接，电阻R3与电容C3相并接的另一端与晶体三极管T2的基极连接；晶体三极管T2的发射极与电阻R4和电容器C6一端并接，电感L5一端与电容器C6的另一端、开关二极管D1的负端及电阻R7的一端并接，开关二极管D2正负端分别与电阻R7另一端、R5一端连接。
3.根据权利要求1所述的窄脉冲功率信号源，其特征在于所述的脉冲功率振荡器包括晶体三极管T3、T4、T5、T6、电阻R6、R7、R8、R9、电容C8、C9；晶体三极管T3的基极与开关二极管D2正端和电阻R7另一端连接晶体三极管T4的基极与开关二极管D1正端和电阻R6的一端连接，晶体三极管T3、T4的发射极接地；电阻R5和R6的另一端接地，晶体三极管T3、T4的集电极分别与晶体三极管T5、T6的基极连接；电容C8、C9一端与晶体三极管T5的集电极连接，电阻R8一端和电容C9另一端与晶体三极管T6的集电极连接，电阻R9一端与晶体三极管T4的发射极和晶体三极管T6的基极并接，电阻R8另一端与晶体三极管T5的发射极连接，电阻R9和电容C8的另一端接地。
4.根据权利要求1所述的窄脉冲功率信号源，其特征在于所述的脉冲阶跃电路包括电容C11至C14、阶跃恢复二极管D3至D5；电容C11、C12、C13、C14的一端与电容C8、C9、晶体三极管T5的集电极和二极管D3的正端并接，电容C11、C12、C13、C14的另一端接地，阶跃恢复二极管D3的负端连接二极管D4的正端，二极管D4的负端连接二极管D5的正端。
5.根据权利要求1所述的窄脉冲功率信号源，其特征在于所述的脉冲瞬态复合电路，包括二极管D6、电感L7和电容C15；二极管D6的正端与脉冲阶跃电路的二极管D5的负端和电感L7一端连接，电感L7另一端接地，电容C15一端分别与二极管D6的负端连接，电容C15另一端输出窄脉冲功率信号。
专利摘要本实用新型涉及一种窄脉冲功率信号源，其包括脉冲放大偶合电路、脉冲功率振荡器、脉冲阶跃电路及脉冲瞬态复合电路；脉冲放大偶合电路的输出端与脉冲功率振荡器的输入端连接，将输入的脉冲信号放大输入脉冲功率振荡器；脉冲功率振荡器的输出端与脉冲阶跃电路的输入端连接，脉冲功率振荡器输出功率放大的脉冲信号经脉冲阶跃电路作用，整形为具有陡化脉冲沿的脉冲信号；脉冲阶跃电路的输出端与脉冲瞬态复合电路输入端连接，脉冲瞬态复合电路输出端输出峰化的窄脉冲功率信号。本实用新型输出的窄脉冲功率信号的窄脉冲宽度小，信号功率大，效率高，性能优良，采用的工作电压低，体积小，制造简便，使用可靠。
文档编号H03K5/04GK2788451SQ200420090330
公开日2006年6月14日 申请日期2004年9月22日 优先权日2004年9月22日
发明者罗建新 申请人:中国电子科技集团公司第五十研究所