[实用新型]一种可用于探地雷达检测的超宽带脉冲产生电路

说明书

本实用新型公开了一种可用于探地雷达检测的超宽带脉冲产生电路，包括前端输入、差动放大电路、整形网络、功率放大电路、后端输出、电源偏置电路。所述前端输入连接差动放大电路产生一个幅度较大的方波信号，信号经过整形网络产生一个纳秒级的窄脉冲信号，功率放大电路对其幅度和功率放大提高了脉冲信号的能量，最后通过输出后端产生一个超宽带脉冲信号。根据上述方案脉冲幅度可以达到10伏脉冲宽度为1纳秒周期10兆赫兹，具有较高的脉冲能量非常适合应用在无损检测中的信号发射部分。

技术领域

本实用新型涉及一种应用于探地雷达方面特别是对于桥梁道路结构检测方面的探测电路，属于无损检测领域。

背景技术

超宽带(UWB)作为一种新型无线通信技术，通过对具有很陡的上升沿和下降沿的脉冲进行调制，使其达到1GHz左右的带宽，在高速通信的同时其传输频率很宽且所需发射功率较低。一般情况下信号频率越高在介质中损耗越大，在地质雷达探测应用中脉冲频率高探测分辨率越高，但是能探测的深度就越小，所以想要进行地质深层探测一方面需要尽量提高脉冲幅度，另一方面也需要尽可能降低脉冲宽度。2002年美国联邦通信委员会(FCC)提出了超宽带脉冲的两种定义：

(1)信号的相对带宽(-10dB带宽)大于20％；

(2)无论信号多大，信号中心频率大于等于500Mhz。

与常见的通信手段相比，超宽带通信拥有更宽的频带。在时域上UWB利用脉冲起落点的时域脉冲直接实现调制超宽带的通信传输直接把调制信息放在一个非常宽的频带上进行，这一过程持续的时间决定了超宽带使用的频率范围。超宽带脉冲信号产生的硬件实现方式可以分为两类：一类是采用数字电路设计，利用门电路的延时差来产生窄脉冲，这种使用数字电路产生脉冲信号的方法比较复杂且产生的信号幅度不高，经常可用在低频自动控制系统里面；另一类是模拟电路实现方法，利用光导开关和半导体器件的开关特性实现窄脉冲产生器，如利用雪崩三极管和雪崩二极管在雪崩击穿时的快速开关特性产生脉冲信号，或者利用阶跃恢复二极管或者阶跃恢复三极管较高的开关速率、较短的开关时间实现脉冲产生器，这类电路可以实现大功率的脉冲信号。

现有的中国专利CN201710122968.5，公开了一种超宽带脉冲产生电路，包括微分电路，负反馈网络，直流偏置模块、开关电路、放大电路、整形网络。所述微分电路与外部数字信号相连接；放大电路与开关电路相连接将脉冲信号的幅度放大；最后用整形网络的两级微分电路将放大的脉冲信号整形成一个纳秒级的超宽带脉冲信号。所述开关电路是利用三极管的开关特性产生一个开关控制的方波信号；所述放大电路是将产生的幅度较高方波信号的经过三极管和储能电感进行放大，使输出波形的幅度比较大；所述整形网络将幅度较大的脉冲信号经过两级微分电路整形成一个纳秒级的超宽带脉冲信号。根据上述方案产生一个不含直流分量的超宽带脉冲信号，很适合天线发射，降低了整个电路的复杂性。

实用新型内容

实用新型目的：为了克服现有技术中存在的不足，本实用新型提供一种基于晶体管的可用于探地雷达检测的超宽带脉冲发射电路，实现了可产生频率为10Mhz脉冲宽度1纳秒幅度10V的高斯脉冲的功能，可应用于道路桥梁结构检测、地质探测中、水下检测中。

技术方案：为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：

一种可用于探地雷达检测的超宽带脉冲产生电路，包括依次连接的前端输入电路、差动放大电路、整形网络电路、功率放大电路以及后端输出电路，且所述整形网络电路、功率放大电路以及后端输出电路分别与电源偏置电路连接，所述电源偏置电路为整形网络电路、功率放大电路以及后端输出电路提供电压偏置；所述方波信号进入电路首先对其进行差动放大，放大信号的幅度，对后级电路提供一个稳定的放大方波，放大的信号经过整形网络电路，整形网络对方波的上升沿信号进行微分、放大、再微分、反向放大，最后产生一个幅度较高的纳秒级正脉冲信号，该信号通过功率放大电路，进行功率放大，从而保证电路产生较大能量的高频超宽带脉冲信号。