[实用新型]随机脉位调制的微波脉冲振荡器

说明书

本实用新型涉及一种雷达与通信用的射频脉冲源，特别是一种随机脉位调制的微波脉冲振荡器。

现有技术中，随机脉位信号的产生通常是采用噪声技术来实现，脉冲的调制采用PIN二极管器件。如美国专利US4423419，名称为“随机脉位固定式无线电导航系统”，它介绍的随机脉位的产生与调制的实现主要是由一个模拟噪声源，通过数字采样、比较之后，得到数字式随机脉位信号，然后由该随机脉位信号控制PIN管调制器，通过PIN管的导通与截止使连续振荡的高频信号被脉位随机变化的脉冲信号调制，然后输出给天线发射。上述随机脉位脉冲信号产生及调制的方法存在的缺点是：模拟噪声数字化后统计特性不稳定，不利于雷达的信号处理，另外，PIN管调制器的微波开关速度慢，一般开关时间大于20ns，并且通断的隔离度小，通常只在30～40dB左右，这样就使得雷达的灵敏度较差，抗干扰能力不强，同时使雷达的作用距离很短。

本实用新型的目的在于提供一种随机性好的脉冲信号，它可以实现无速度和距离模糊且适于窄脉冲调制的微波脉冲振荡器。

本实用新型的目的是通过以下措施实现的，随机脉位调制的微波脉冲振荡器主要由随机脉位调制器和微波脉冲振荡器构成，其特征是随机脉位调制器由晶振、分频器、随机数产生器、计数器和比较器组成，微波脉冲振荡器由砷化镓双栅FET、四个阻抗以及低通滤波器组成，上述各器件的电连接关系是，晶振的输出端分别与分频器与计数器的输入端相接，分频器的输出端与随机数产生器的输入端相接，随机数产生器和计数器的输出端分别与比较器的两个输入端相接，四个阻抗分别与砷化镓双栅FET的两个栅极以及源极、漏极相接，其中与砷化镓双栅FET的第二栅相接的阻抗的另一端与低通滤波器的输出端相接，与双栅FET源极相接的阻抗的另一端接地，与双栅FET漏极相接的阻抗的另一端接负载，低通滤波器的输入端通过一个箝位电路与比较器的输出端相接。本实用新型采用随机数产生器产生随机脉位脉冲信号，并对砷化镓双栅FET管进行调制，它可以产生很窄的脉冲信号，达几个ns级。具体工作原理是：通电后，由随机数产生器电路的N位码组输出一随机数，其值范围为1，……2ⁿ，其中随机数产生器的时钟频率是由晶振输出经2ⁿ次分频后得到，而计数器是以晶振的时钟频率来进行的，两者通过一并行数值比较器作比较，当计数器的计数值与随机数产生器的随机数相一致时，比较器输出一个脉冲码元，之后随机数产生器状态翻转，再给出下一个随机数，这样经比较器输出的脉冲信号就为随机脉位变化的脉冲序列信号。该随机脉冲信号产生后首先进入箝位电路，由箝位电路将它们的正电位箝至零电位，零电位箝至负电位，然后通过低通滤波器输给双栅FET的第二栅极，低通滤波器在向双栅FET输送随机脉冲的同时，还可以有效地防止双栅FET的高频振荡反馈至随机脉位调制器中，并由一个与双栅FET第二栅相接的阻抗，保证双栅的一栅对高频接地。在脉冲调制振荡器中，由双栅FET的第二栅构成一个微波高速开关，第一栅与源极、漏极以及与它们相接的阻抗一起构成一个微波振荡电路，当随机脉位调制器产生的随机脉冲信号经箝位电路后输出脉冲为零伏时，FET振荡电路开始振荡，产生连续波振荡信号，当箝位电路输出的脉冲为负值时，FET处于截止状态，振荡电路停振。这样连续不断地进行，就可向负载输出一个脉宽较窄的随机射频微波脉冲串。

本实用新型与现有技术相比，其显著优点是：（1）由于采用了砷化镓双栅FET作为微波源，其开关速度比现有技术中PIN管提高了二个数量级，所以适于窄脉冲的调制；（2）由于采用了砷化镓双栅FET管，振荡器输出的脉冲信号通断比可达∞，大大地提高了雷达接收机的灵敏度和测距分辨率，可以做到无速度、距离模糊，同时增强了抗干扰能力，能广泛地应用于随机脉位调制的脉冲多卜勒引信、雷达和通信系统中。

本实用新型的具体结构由以下附图和实施例给出。

附图是根据本实用新型提出的随机脉位调制的微波脉冲振荡器的结构原理示意图。

参照附图，随机脉位调制的微波脉冲振荡器主要由随机脉位调制器和微波脉冲振荡器两大部份构成。本实用新型的设计要求是：工作波段为X波段，脉冲宽度为50ns，输出脉位间隔50ns～3200ns，根据上述要求，随机脉位调制器是由晶振1、分频器2、随机数产生器3、计数器4和比较器5组成，微波脉冲振荡器由砷化镓双栅FET6、四个阻抗（7、8、9、10）以及一个低通滤波器11组成，在随机脉位调制器和微波脉冲振荡器之间还设置一个箝位电路12。随机脉位调制器中的各器件均为集成电路器件，各器件之间的电连接关系依照本说明书第五部份中所述连接方式连接，微波脉冲振荡器中的砷化镓双栅FET管的型号选择WC63系列，四个阻抗（7、8、9、10）都为50Ω，阻抗的电长度分别为0.16λg、0.15λg、0.54λg和0.7λg，分别接在砷化镓双栅FET的两个栅极以及源极、漏极上，其中阻抗9的另一端接地，阻抗10另一端接负载，低通滤波器11由一段 (λg)/8 波长传输线构成的电感13、14和 (λg)/4 波长终端开路线构成的电容15、16组成，低通滤波器11的输出端与双栅FET第二栅相接的阻抗8的另一端相接，低通滤波器11的输入端与箝位电路12的输出端相接，箝位电路12的输入端接随机脉位调制器中比较器5的输出端。另外，微波脉冲振荡器的工作频率为10GHZ，脉冲宽度为50ns，输出脉冲间隔50ns～3200ns，振荡器输出脉冲功率为20mw，高频抑制度为∞。