用于船用导航雷达的脉冲调制单元及船用导航雷达的制作方法

本实用新型涉及一种脉冲调制器，具体的说是涉及一种用于船用导航雷达的脉冲调制单元及船用导航雷达。

背景技术：

脉冲调制器主要用于以脉冲方式工作的雷达发射机，脉冲调制器的工程设计是真空微波管发射机研制的一个重要部分，根据发射系统的需要并结合几种调制的特性、适用范围和目前技术的发展等进行折中，选取最佳者，然后用计算和仿真来模拟调制器的主要性能，当然除了要达到所需要的性能外，还必须对其可行性和经济指标进行考证。现有技术中的脉冲调制器实现一般有3种方式，其中一种方式为：线性脉冲调制器，线性脉冲调制器主要由高压电源、充电电路、脉冲形成网络、放点开关等部件组成，此调制器的输出脉冲宽度是由脉冲形成网络决定，因此随意改变脉冲宽度比较困难，不适用本产品的开发，第二种方式为：栅极调制器，栅极调制器主要由悬浮在高电位的正偏置电源、正偏置开关、限流电阻、负偏置电源、负偏置开关、隔离驱动电路等部分组成，栅极调制器输出功率小，与选定的调制电极微波管不匹配，第三种方式为刚性脉冲调制器，刚性脉冲调制器主要由高压电源、充电隔离原件、储能电容、放点开关所组成，也是本设计选定的调制方式，这种调制器的工作过程是：高压电源通过充电隔离元件向储能电容充电，能量储存在储能电容中；理想情况下，储能电容被充上近似于电源的电压值，在预调器脉冲激励下，放电开关导通，储能电容通过放电回路将部分能量传给负载，在负载上得到的脉冲幅值是电源电压与开关管管压降之差，其脉冲宽度主要由激励脉冲决定。

技术实现要素：

鉴于已有技术存在的缺陷，本实用新型的目的是要提供一种新型的用于船用导航雷达的脉冲调制单元，该脉冲调制单元能够实现改变发射脉冲宽度，调节触发脉冲的输出幅度等目的。

为了实现上述目的，本实用新型的技术方案：

用于船用导航雷达的脉冲调制单元，该脉冲调制单元被设置于船用导航雷达中的发射机单元中，其特征在于，包括：

能够对船用导航雷达中的显示单元所输出的触发脉冲信号的脉宽进行转换的触发脉冲脉宽转换电路；

与所述触发脉冲脉宽转换电路相连接，能够调节经脉宽转换后的信号的输出幅度的触发脉冲调幅电路；

分别与所述触发脉冲脉宽转换电路、触发脉冲调幅电路相连接，能够产生高压脉冲信号的高压脉冲产生电路；

与船用导航雷达中的磁控管相连接的磁控管电流监测电路，能够对所述磁控管的电流信号进行监测；

以及电源电路。

进一步的，作为本实用新型的优选方案

所述脉冲调制单元还包括：

分别与船用导航雷达的电机单元、显示单元相连接的方位信号电路；

与船用导航雷达的接收机单元、显示单元相连接的带宽转换电路；

以及分别与所述电源电路、高压脉冲产生电路连接的调压稳压电路。

进一步的，作为本实用新型的优选方案

所述触发脉冲脉宽转换电路包括：电阻R17、电阻R62、施密特触发器U6、开关管Q5、开关管Q7、电阻R25、电容C32、电阻R63、共阴极二极管CR7、电阻R30、电阻R29、电阻R37、电阻R36、电阻R32、电阻R64、电阻R65、电容C37、电阻R66、电容C27、电阻R50、电阻R47、电阻R56、共阳极二极管CR11、电容C30、反相器Q3、电阻R27、开关管Q4、电阻R24、电阻R31、变阻器VR1、电阻R42、反相器Q9、电阻R41、开关管Q10、电阻R40、电阻R43、电阻R45；其中，所述电阻R17一端与所述船用导航雷达的显示单元相连接，另一端通过电阻R62连接所述开关管Q5的基极，所述开关管Q5的集电极通过电阻R25连接5V电源正极，其发射极接地；所述电容C32一端与电阻R17、电阻R62串接点连接，其另一端接地；所述开关管Q5的基极还经由电阻R63接地；所述共阴极二极管CR7其中一个阳极端经由电阻R30、电阻R29、电阻R25连接5V电源正极，另一阳极端经由电阻R37、电阻R36、电阻R32连接5V电源正极，阴极端连接施密特触发器U6的引脚15；所述电阻R64一端与所述船用导航雷达的显示单元相连接，另一端通过电阻R65连接所述开关管Q7的基极，所述开关管Q7的集电极通过电阻R32连接5V电源正极，其发射极接地；所述电容C37一端与电阻R64、电阻R65串接点连接，其另一端接地；所述开关管Q5的基极还经由电阻R66接地；所述施密特触发器U6的引脚14经由电容C27、电阻R50、电阻R47连接5V电源正极，其引脚1、8接地，其引脚3连接5V电源正极，其引脚2经由电阻R56与所述船用导航雷达的显示单元相连接，其引脚13与所述高压脉冲产生电路相连接；共阳极二极管CR11其中一个阴极端连接5V电源正极，阳极端经由电容C30连接施密特触发器U6的引脚9；所述施密特触发器U6的引脚16连接5V电源正极并经由电容C38接地，引脚11接地；反相器Q3的反向输入端连接开关管Q5的集电极，其同向输入端接地，其输出端经由电阻R27连接开关管Q4的基极；所述开关管Q4的基极还经由电阻R24连接28V电源正极，其发射极连接28V电源正极，其集电极经由电阻R31、变阻器VR1、电阻R42接地；所述反相器Q9的反向输入端经由电阻R32连接5V电源正极，其同向输入端接地，其输出端经由电阻R41连接开关管Q10的基极；所述开关管Q10的基极还经由电阻R40连接28V电源正极，其发射极连接28V电源正极，其集电极经由电阻R43、电阻R45接地；所述变阻器VR2一端与所述电阻R43及电阻R45连接点连接，另一端与所述触发脉冲调幅电路相连接。

进一步的，作为本实用新型的优选方案

所述高压脉冲产生电路包括：驱动器U5、电阻R46、电阻R48、MOSFET开关管Q11、MOSFET开关管Q12、共阴极二极管CR10、共阳极二极管CR12、电容C28、电容C29、电阻R59、电阻R57、电容C25、电阻R51、电阻R52、电阻R67、电容C26、电阻R54、电阻R55、电阻R68、脉冲变压器T2、二极管CR8、电阻R71以及电容C20；其中所述驱动器U5的引脚INA连接施密特触发器U6的引脚13，引脚OUIA经由电阻R46连接MOSFET开关管Q11的栅极，引脚OUIB经由电阻R48连接MOSFET开关管Q12的栅极，引脚Vcc与所述共阴极二极管CR10的阴极端连接；所述共阴极二极管CR10的其中一个阳极端与所述驱动器U5的引脚OUIA连接，另一阳极端与所述共阳极二极管CR12的其中一个阴极端连接；所述共阳极二极管CR12的另一个阴极端与所述驱动器U5的引脚OUIA连接，其阳极端接地；所述驱动器U5的引脚Vcc还经由相互并联的电容C28、电容C29接地，其引脚OUIA经由电阻R59接地，其引脚OUIB经由电阻R57接地；所述MOSFET开关管Q11的漏极经由电容C25、电阻R51接地，其源极经由相互并联的电阻R52、电阻R67接地；所述MOSFET开关管Q12的漏极经由电容C26、电阻R54接地，其源极经由相互并联的电阻R55、电阻R68接地；脉冲变压器T2 的第一初级侧经由相互并联的二极管CR8、电阻R71以及电容C20接地，其第二初级侧悬空，该脉冲变压器T2的第一次级侧一端与磁控管连接，其第二次级侧一端与磁控管电流监测电路连接。

进一步的，作为本实用新型的优选方案

所述电源电路包括：PWM升压控制器U1、MOSFET开关管Q1、反激变压器T1以及整流电路；所述PWM升压控制器U1一端与所述船用导航雷达的显示单元相连接，另一端通过外围RC电路产生方波信号以驱动与其连接的MOSFET开关管Q1；所述MOSFET开关管Q1一端连接至反激变压器T1输入端；所述反激变压器T1输出端所输出的电压经由整流电路产生相应的高压电源、灯丝电压和正28V电压。

进一步的，作为本实用新型的优选方案

所述磁控管电流监测电路包括：共阳极二极管CR6、下拉电阻R26、电容C15、电阻R21、电容C18、电容C19、电阻R28；其中所述共阳极二极管CR6的阳极端与磁控管相连接，并通过下拉电阻R26接地，该共阳极二极管CR6其中一个阴极端经由电容C15接地，另一个阴极端连接电阻R21且该阴极端还经由相互并联的电容C18、电容C19以及电阻R28接地；所述电阻R19一端与所述共阳极二极管CR6的阳极端相连接，另一端与电容C15相连接。

进一步的，作为本实用新型的优选方案

所述方位信号电路包括：电阻R69、电阻R70、电阻R72、电阻R73、开关管Q14和开关管Q15；其中，所述开关管Q15的基极通过电阻R69与船用导航雷达的电机单元相连接，其集电极通过电阻R70连接12V电源正极，其发射极接地；所述开关管Q145的基极与所述开关管Q15的集电极相连接，其集电极通过电阻R72连接12V电源正极，其发射极与船用导航雷达的显示单元相连接并通过电阻R73接地。

进一步的，作为本实用新型的优选方案

所述带宽转换电路包括：电阻R61、电阻R58、电阻R53、电阻R49、电容C31和开关管Q13；所述开关管Q13的集电极与船用导航雷达的接收单元相连接并通过电阻R49连接12V电源正极；其基极通过电阻R58与船用导航雷达的接收单元相连接，所述基极还通过电阻R61、相互并联的电阻R53及电容C31接地；所述开关管Q13的发射极接地。

进一步的，作为本实用新型的优选方案

所述调压稳压电路包括：灯丝电压调节变阻器VR3、电阻R15、电阻R22、电阻R74、电容C16、电解电容C40、可控精密稳压源U3、电阻R16、电阻R18；其中所述灯丝电压调节变阻器VR3一端经由电阻R15连接光耦器U2的阳极端，另一端经由电阻R22接地；所述电阻R74一端连接灯丝电压调节变阻器VR3、电阻R15串接点，另一端经由电容C16、电解电容C40接地；所述可控精密稳压源U3的阳极端接地，其参考端经由电阻R22接地，其阴极端经由电阻R18连接光耦器U2的阴极端。

本实用新型的另一目的是要提供一种船用导航雷达，其特征在于：包括上述任意方案所述的脉冲调制单元。

与现有技术相比，本实用新型有益效果：

由于采用了上述技术方案，本实用新型提供的用于船用导航雷达的脉冲调制电路，能够实现改变发射脉冲宽度，调节触发脉冲的输出幅度，提高了船用导雷达发射机的性能；同时期采用模拟硬件电路，具有结构简单、成本低廉、可靠性高、体积小等优势。

附图说明

图1是本实用新型所述脉冲调制单元应用于船用导航雷达中所对应的结构框图；

图2是本实用新型所述电源电路的原理图；

图3a是本实用新型所述脉冲调制单元的触发脉冲脉宽转换电路所对应的电路原理图；

图3b是本实用新型所述脉冲调制单元的触发脉冲调幅电路所对应的电路原理图；

图3c是本实用新型所述脉冲调制单元的高压脉冲产生电路所对应的电路原理图；

图3d是本实用新型所述脉冲调制单元的磁控管电流监测电路所对应的电路原理图；

图4是本实用新型所述方位信号电路原理图；

图5是本实用新型所述带宽转换电路原理图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本实用新型进行进一步详细说明。

目前，常用的船用导航雷达一般包括发射机单元、显示单元、磁控管、接收机单元、按键单元以及电机单元等；如图1-图5所示，本实用新型所述脉冲调制单元，该脉冲调制单元则被设置于上述船用导航雷达中的发射机单元中，具体的其包括：

能够对船用导航雷达中的显示单元所输出的触发脉冲信号的脉宽进行转换的触发脉冲脉宽转换电路；

与所述触发脉冲脉宽转换电路相连接，能够调节经脉宽转换后的信号的输出幅度的触发脉冲调幅电路；

分别与所述触发脉冲脉宽转换电路、触发脉冲调幅电路相连接，能够产生高压脉冲信号的高压脉冲产生电路；

与船用导航雷达中的磁控管相连接的磁控管电流监测电路，能够对所述磁控管的电流信号进行监测；

电源电路；

分别与船用导航雷达的电机单元、显示单元相连接的方位信号电路；

与船用导航雷达的接收机单元、显示单元相连接的带宽转换电路；

以及分别与所述电源电路、高压脉冲产生电路连接的调压稳压电路。

进一步的，作为本实用新型的优选方案

如图3a，所述触发脉冲脉宽转换电路包括：电阻R17、电阻R62、开关管Q5、开关管Q7、电阻R25、电容C32、电阻R63、共阴极二极管CR7、电阻R30、电阻R29、电阻R37、电阻R36、电阻R32、电阻R64、电阻R65、电容C37、电阻R66、电容C27、电阻R50、电阻R47、电阻R56、共阳极二极管CR11、电容C30、反相器Q3、电阻R27、开关管Q4、电阻R24、电阻R31、变阻器VR1、电阻R42、反相器Q9、电阻R41、开关管Q10、电阻R40、电阻R43、电阻R45以及施密特触发器U6(引脚1为1A、引脚2为1B、引脚3为引脚4为引脚5为2Q、引脚6为2C_ext、引脚7为2R_ext/C_ext、引脚8为GND、引脚9为2A、引脚10为2B、引脚11为引脚12为引脚13为1Q、引脚14为1C_ext、引脚15为1R_ext/C_ext、引脚16为V_CC)；其中，所述电阻R17一端与所述船用导航雷达的显示单元相连接，另一端通过电阻R62连接所述开关管Q5的基极，所述开关管Q5的集电极通过电阻R25连接5V电源正极，其发射极接地；所述电容C32一端与电阻R17、电阻R62串接点连接，其另一端接地；所述开关管Q5的基极还经由电阻R63接地；所述共阴极二极管CR7其中一个阳极端经由电阻R30、电阻R29、电阻R25连接5V电源正极，另一阳极端经由电阻R37、电阻R36、电阻R32连接5V电源正极，阴极端连接施密特触发器U6的引脚15；所述电阻R64一端与所述船用导航雷达的显示单元相连接，另一端通过电阻R65连接所述开关管Q7的基极，所述开关管Q7的集电极通过电阻R32连接5V电源正极，其发射极接地；所述电容C37一端与电阻R64、电阻R65串接点连接，其另一端接地；所述开关管Q5的基极还经由电阻R66接地；所述施密特触发器U6的引脚14经由电容C27、电阻R50、电阻R47连接5V电源正极，其引脚1、8接地，其引脚3连接5V电源正极，其引脚2经由电阻R56与所述船用导航雷达的显示单元相连接，其引脚13与所述高压脉冲产生电路相连接；共阳极二极管CR11其中一个阴极端连接5V电源正极，阳极端经由电容C30连接施密特触发器U6的引脚9；所述施密特触发器U6的引脚16连接5V电源正极并经由电容C38接地，引脚11接地；反相器Q3的反向输入端连接开关管Q5的集电极，其同向输入端接地，其输出端经由电阻R27连接开关管Q4的基极；所述开关管Q4的基极还经由电阻R24连接28V电源正极，其发射极连接28V电源正极，其集电极经由电阻R31、变阻器VR1、电阻R42接地；所述反相器Q9的反向输入端经由电阻R32连接5V电源正极，其同向输入端接地，其输出端经由电阻R41连接开关管Q10的基极；所述开关管Q10的基极还经由电阻R40连接28V电源正极，其发射极连接28V电源正极，其集电极经由电阻R43、电阻R45接地；所述变阻器VR2一端与所述电阻R43及电阻R45连接点连接，另一端与所述触发脉冲调幅电路相连接。具体的所述触发脉冲脉宽转换电路通过显示单元所输出的P/LA信号和P/LB信号，经过施密特触发器U6B来调整触发信号的脉宽即通过P/LA信号和P/LB信号的高低电平变化来调整施密特触发器U6的15脚的电阻值，进而调整触发脉冲信号的脉冲宽度；具体的当P/LA信号和P/LB信号的电平均为低电平时，开关管Q5及开关管Q7截止，其15脚的电阻值为下述三种串联电路相互并联所对应的阻值，所述三种串联电路分别为由电阻R25、电阻R29、电阻R30所组成的串联电路，由电阻R47、电阻R50所组成的串联电路，以及由电阻R32、电阻R36、电阻R37所组成的串联电路，此时施密特触发器U6输出端13脚输出的脉冲宽度为0.1微秒；当P/LA信号为高电平、P/LB信号的电平均为低电平时，开关管Q5导通、开关管Q7截止，其15脚的电阻值，为下述两种串联电路相互并联所对应的阻值，所述串联电路分别为由电阻R47、电阻R50所组成的串联电路，以及由电阻R32、电阻R36、电阻R37所组成的串联电路，此时施密特触发器U6B输出端13脚输出的脉冲宽度为0.36微秒；当P/LA信号和P/LB信号的电平均为高电平时，开关管Q5、开关管Q7导通，其15脚的电阻值为由电阻R47、电阻R50所组成的串联电路所对应的阻值，此时施密特触发器U6输出端13脚输出的脉冲宽度为1微秒；同时所述PL/A和PL/B信号还用在调节经脉宽转换后对触发脉冲调幅电路的中起到控制作用，即当所述PL/A和PL/B信号均为低电平时，开关管Q5及开关管Q7截止，则反向器Q3、反向器Q9反向输入端均为高电平，其对应的输出端则为低电平，使得开关管Q4和开关管Q10截止，此时28V电源正极连接电阻R45、变阻器VR2、电阻R42并接地，则使得触发脉冲调幅电路的运算放大器U4的输入端电压为电阻R42两端的电压值，即可通过变阻器VR2可以调整运算放大器U4的输入电压，从而调节运算放大器U4的输出电压，同时作为驱动器U5的电源电压，进而调节驱动器U5的输出能力。

进一步的，作为本实用新型的优选方案

如图3b，所述触发脉冲调幅电路包括运算放大器U4、电阻R33、电阻R34、电阻R35、电阻R38、电阻R39、电容C21；所述驱动器U5由运算放大器U4供电，通过调整运算放大器U4的输入电压，来调节驱动器U5的输出幅度。

进一步的，作为本实用新型的优选方案

如图3c，所述高压脉冲产生电路包括：驱动器U5、电阻R46、电阻R48、MOSFET开关管Q11、MOSFET开关管Q12、共阴极二极管CR10、共阳极二极管CR12、电容C28、电容C29、电阻R59、电阻R57、电容C25、电阻R51、电阻R52、电阻R67、电容C26、电阻R54、电阻R55、电阻R68、脉冲变压器T2、二极管CR8、电阻R71以及电容C20；其中所述驱动器U5的引脚INA连接施密特触发器U6的引脚13，引脚OUIA经由电阻R46连接MOSFET开关管Q11的栅极，引脚OUIB经由电阻R48连接MOSFET开关管Q12的栅极，引脚Vcc与所述共阴极二极管CR10的阴极端连接；所述共阴极二极管CR10的其中一个阳极端与所述驱动器U5的引脚OUIA连接，另一阳极端与所述共阳极二极管CR12的其中一个阴极端连接；所述共阳极二极管CR12的另一个阴极端与所述驱动器U5的引脚OUIA连接，其阳极端接地；所述驱动器U5的引脚Vcc还经由相互并联的电容C28、电容C29接地，其引脚OUIA经由电阻R59接地，其引脚OUIB经由电阻R57接地；所述MOSFET开关管Q11的漏极经由电容C25、电阻R51接地，其源极经由相互并联的电阻R52、电阻R67接地；所述MOSFET开关管Q12的漏极经由电容C26、电阻R54接地，其源极经由相互并联的电阻R55、电阻R68接地；脉冲变压器T2的第一初级侧经由相互并联的二极管CR8、电阻R71以及电容C20接地，其第二初级侧悬空，该脉冲变压器T2的第一次级侧一端与磁控管连接，其第二次级侧一端与磁控管电流监测电路连接。具体的所述高压脉冲产生电路采用具有硬性关断的能力，易于控制产生高压脉冲的N型MOSFET开关器件来产生所需的高压脉冲信号，并通过脉冲变压器T2连接至船用导航雷达的磁控管。

进一步的，作为本实用新型的优选方案

如图2，所述电源电路包括：PWM升压控制器U1、MOSFET开关管Q1、反激变压器T1以及整流电路；所述PWM升压控制器U1一端与所述船用导航雷达的显示单元相连接，另一端通过外围RC电路(5脚OUT)产生70千赫兹的脉冲方波信号以驱动与其连接的MOSFET开关管Q1；所述MOSFET开关管Q1一端连接至反激变压器T1输入端(输入+12V和-12V脉冲电压)；所述反激变压器T1输出端所输出的电压经由整流电路产生三组电压：360V高压电源、+28V、+7.5V灯丝电压。由于PWM升压控制器U1具有可编程的振荡频率和同步功能，内部启动偏见调节器，误差放大器，精密电压参考，且具有循环周期过流保护，斜率补偿功能等因此可应用到电源电路中。

进一步的，作为本实用新型的优选方案

如图3d，所述磁控管电流监测电路包括：共阳极二极管CR6、下拉电阻R26、电容C15、电阻R21、电容C18、电容C19、电阻R28；其中所述共阳极二极管CR6的阳极端与磁控管相连接，并通过下拉电阻R26接地，该共阳极二极管CR6其中一个阴极端经由电容C15接地，另一个阴极端连接电阻R21且该阴极端还经由相互并联的电容C18、电容C19以及电阻R28接地；所述电阻R19一端与所述共阳极二极管CR6的阳极端相连接，另一端与电容C15相连接。上述电路中，所述脉冲变压器T2的12脚连接R26下拉电阻，作为整流电路的共阳极二极管CR6经由滤波电容C18、C19以及分压电阻R21、R28分压实现电流转换成电压过程，进而完成对磁控管电流的监测过程。

进一步的，作为本实用新型的优选方案

如图4，所述方位信号电路包括：电阻R69、电阻R70、电阻R72、电阻R73、开关管Q14和开关管Q15；其中，所述开关管Q15的基极通过电阻R69与船用导航雷达的电机单元相连接，其集电极通过电阻R70连接12V电源正极，其发射极接地；所述开关管Q145的基极与所述开关管Q15的集电极相连接，其集电极通过电阻R72连接12V电源正极，其发射极与船用导航雷达的显示单元相连接并通过电阻R73接地。

进一步的，作为本实用新型的优选方案

如图5，所述带宽转换电路包括：电阻R61、电阻R58、电阻R53、电阻R49、电容C31和开关管Q13；所述开关管Q13的集电极与船用导航雷达的接收单元相连接并通过电阻R49连接12V电源正极；其基极通过电阻R58与船用导航雷达的接收单元相连接，所述基极还通过电阻R61、相互并联的电阻R53及电容C31接地；所述开关管Q13的发射极接地。上述带宽转换电路所对应的B.W.信号通过PL/B信号控制；如所述PL/B信号为低电平时，开关管Q13截止，则所述B.W.信号为高电平；如所述PL/B信号为高电平时，开关管Q13导通，则所述B.W.信号为低电平。

进一步的，作为本实用新型的优选方案

如图2，所述调压稳压电路包括：灯丝电压调节变阻器VR3、电阻R15、电阻R22、电阻R74、电容C16、电解电容C40、可控精密稳压源U3、电阻R16、电阻R18；其中所述灯丝电压调节变阻器VR3一端经由电阻R15连接光耦器U2的阳极端，另一端经由电阻R22接地；所述电阻R74一端连接灯丝电压调节变阻器VR3、电阻R15串接点，另一端经由电容C16、电解电容C40接地；所述可控精密稳压源U3的阳极端接地，其参考端经由电阻R22接地，其阴极端经由电阻R18连接光耦器U2的阴极端。在上述调压稳压电路中，通过灯丝电压调节变阻器VR3调节可控精密稳压源U3的3脚输出管脚的电压，来实现调压；同时可控精密稳压源U3作为稳压管实现稳压功能。

本实用新型的另一目的是要提供一种船用导航雷达，其特征在于：包括上述任意方案所述的脉冲调制单元。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。