一种用于顺序等效采样系统中的窄脉冲产生电路的制作方法

本实用新型涉及电子领域，特别涉及探地雷达发射信号和取样电路中的窄脉冲接收电路。

背景技术：

近年来，超宽带探地雷达作为一种无损检测技术被应用于交通设施的结构检测，由于接受信号是超宽带，其脉冲极其窄，频率极其宽。如果采用传统穿地雷达系统使用的实时采样的方式来采集探地雷达信号，即采样频率至少要大于2倍的信号频率。对于超宽带应用，例如信号的带宽大于1GHz，由于受到采样定理的限制，往往需要采样率大于2GHz的高速集成A/D芯片或高速采样设备。而目前2GHz采样率的集成A/D芯片成本很高，一般几百美元。高速采样设备也存在着成本高、体积较大等缺点。此外A/D转换的主要指标有采样速率和采样精度，而这两个指标却是A/D发展中的一对矛盾，所以A/D芯片往往是高采样速率、精度低，或是采样精度高但采样速率较低，或是折中考虑。

从现在的技术和产品看来，低速、低分辨率的数据采集技术已经相当成熟，实现起来比较容易，单片ADC即可满足要求，产品的稳定性和可靠性已毋庸置疑。而高速的数据采集技术是信息基础的前沿。目前我国高速数据采集技术相对比较落后，是我国信息技术的瓶颈，研究和发展该项技术对于我国的军用和民用领域都有重要的价值好广阔的前景。目前使用最广泛的高速数据采样技术有多AD并行采样技术和随机采样技术。但是这两种技术采样技术都的数据依赖精确的控制电路以及信号重组电路，因此在控制和信号处理方面的算法比较复杂。

国外现有的数据采集价格昂贵、体积较大、操作复杂、采样频率和采样精度两种不能很好的统一。因此，国外虽然采用技术发展相对比较早，但是一种相对廉价、操做简单的采样电路仍然有待研究。

综上所述，在高速数据采集系统的研究方面国内外研究学者、公司做了大量的工作，但是在高速数据采集技术方面国内与国外的差具还很大。国内的高速采样技术不成熟且采集系统的可行性不高。而国外的高速数据采集技术可行性高但是操作复杂、价格昂贵。所以，设计出一款简单的高速数据采样系统具体较大的意义。

中国专利201620801589.X，公开了一种可调谐触发式超宽带窄脉冲产生装置及方法，通过控制单元控制高速信号发生单元发送单极性矩形波信号；双极性触发单元将单极性矩形波信号转换为双极性矩形波信号；微分器将双极性矩形波信号转换为双极性尖脉冲信号；雪崩单元受到双极性尖脉冲信号激励，产生正极性零阶高斯脉冲信号；脉冲整形单元将正极性零阶高斯脉冲信号转换为负极性一阶高斯脉冲信号；边沿检测单元检测负极性一阶高斯脉冲信号的半脉冲宽度；控制单元接收脉冲宽度信息，控制调谐器调谐双极性触发单元的高、低电平电压，形成反馈；控制单元检测到半脉冲宽度为最小值时，完成对调谐器的控制。

技术实现要素：

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简单高效的用于顺序等效采样系统中的窄脉冲产生电路。

技术方案：为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：

一种用于顺序等效采样系统中的窄脉冲产生电路，包括晶振、边沿锐化电路、雪崩三极管单管放大电路、RC整形网络，所述晶振、边沿锐化电路、雪崩三极管单管放大电路以及整形网络依次相连接，其中：

所述边沿锐化电路用于将晶振产生的方波信号进行边沿锐化；

所述雪崩三极管单管放大电路用于将锐化后的方波信号进行雪崩放大，产生一个高斯脉冲信号，以调节脉冲的幅度；

所述RC整形网络用于将高斯脉冲信号进行整形，对脉冲的底部脉冲宽度进行调节，形成一个窄脉冲信号。

优选的：所述边沿锐化电路包括电阻一R1、电容一C1、电阻二R2、阶跃恢复二极管SRD、电容二C2、电阻六R6，其中，所述电阻一R1、电容一C1、电容二C2、电阻六R6、电源负极依次连接，所述晶振一端接地，另一端接电阻一R1；而所述阶跃恢复二极管SRD一端接地，另一端连接在电容一C1和电容二C2之间，所述电阻二R2一端电源正极，另一端连接在电容一C1和电容二C2之间。

优选的：所述雪崩三极管单管放大电路包括电阻一R5、雪崩三极管Q1、电阻三R3、电感一L1、电阻四R4、电容三C3、电容四C4、电阻七R7，其中，所述电阻一R5一端与电容二C2连接电源负极的一端连接，而电阻一R5的另一端与雪崩三极管Q1的基极连接，所述雪崩三极管Q1的发射极接地，而集电极、电阻三R3、电感一L1、电阻四R4、电源正极依次连接，所述电容三C3一端接地，另一端连接在电感一L1、电阻四R4之间；所述电容四C4一端与雪崩三极管Q1的集电极连接，另一端与电阻七R7连接，电阻七R7接地。

优选的：所述RC整形网络包括电容五C5、肖特基二极管D2、耦合电容Cc、负载电阻 RL、电阻九R9、电感二L2、电容六C6、电阻十R10，其中，电容五C5的一端连接在电容四C4与电阻七R7之间，而电容五C5的另一端、肖特基二极管D2、耦合电容Cc、负载电阻RL依次连接，所述负载电阻RL接地；所述电阻九R9的一端连接在电容五C5与肖特基二极管D2之间，电阻九R9的另一端、电感二L2、电阻十R10依次连接，所述电阻十R10接电源正极，所述电容六C6一端接地，另一端连接在电感二L2与电阻十R10之间。

本实用新型相比现有技术，具有以下有益效果：

本实用新型采用简单的电路有效地实现了窄脉冲电路的设计采集，整个窄脉冲电路结构简单、可行性高,十分有利于对雷达信号的采集与处理。

附图说明

图1是窄脉冲产生仿真图。

图2边沿锐化电路图。

图3是窄脉冲仿真。

图4是窄脉冲实测。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本实用新型，应理解这些实例仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围，在阅读了本实用新型之后，本领域技术人员对本实用新型的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。

一种用于顺序等效采样系统中的窄脉冲产生电路，包括晶振、边沿锐化电路、雪崩三极管单管放大电路、RC整形网络，所述晶振、边沿锐化电路、雪崩三极管单管放大电路以及整形网络依次相连接，整个脉冲产生电路由SRD和雪崩三极管组成，电路结构简单，稳定性高，其中：

所述边沿锐化电路用于将晶振产生的一个延时可调的方波信号进行边沿锐化；锐化后的方波信号送入雪崩三极管单管放大电路激发雪崩三极管发生雪崩击穿。所述边沿锐化电路包括电阻一R1、电容一C1、电阻二R2、阶跃恢复二极管SRD、电容二C2、电阻六R6，其中，所述电阻一R1、电容一C1、电容二C2、电阻六R6、电源负极依次连接，所述晶振一端接地，另一端接电阻一R1；而所述阶跃恢复二极管SRD一端接地，另一端连接在电容一C1 和电容二C2之间，所述电阻二R2一端电源正极，另一端连接在电容一C1和电容二C2之间。晶振产生的方波信号经过阶跃恢复二极管SRD边沿锐化，在脉冲信号到来之前，阶跃恢复二极管SRD由于直流偏置电压作用，其处于正向导通状态，此时存贮载流子；当脉冲到来时，阶跃恢复二极管SRD处于反偏状态，此时消耗存储的载流子，当载流子消耗殆尽时，立刻出现截止状态，使电位瞬间被拉高。可实现对输入方波的上升沿锐化。另外，电阻一R1、电容一C1将晶振产生的方波信号进行上升沿锐化，而电阻二R2、电阻六R6构成微分电路，对阶跃恢复二极管SRD锐化后的信号进行微分锐化提取信号的边沿，此时实现产生一个幅度较低的脉冲信号。所述锐化后方波上升沿1ns左右，即0.9-1.1ns。

所述雪崩三极管单管放大电路用于将锐化后的方波信号进行雪崩放大，产生一个高斯脉冲信号，以调节脉冲的幅度；所述雪崩三极管单管放大电路包括电阻一R5、雪崩三极管Q1、电阻三R3、电感一L1、电阻四R4、电容三C3、电容四C4、电阻七R7，其中，所述电阻一 R5一端与电容二C2连接电源负极的一端连接，而电阻一R5的另一端与雪崩三极管Q1的基极连接，所述雪崩三极管Q1的发射极接地，而集电极、电阻三R3、电感一L1、电阻四R4、电源正极依次连接，所述电容三C3一端接地，另一端连接在电感一L1、电阻四R4之间；所述电容四C4一端与雪崩三极管Q1的集电极连接，另一端与电阻七R7连接，电阻七R7 接地。其中，电阻四R4、电容三C3构成微分电路，隔离信号。幅度较低的脉冲信号在脉冲的露头部分触发雪崩三极管发生雪崩击穿，雪崩击穿后产生高斯脉冲信号。锐化后的方波信号作为雪崩三极管的输入信号利用雪崩三极管的雪崩倍增效应结合整形网络整形后形成窄脉冲信号。

所述RC整形网络用于将高斯脉冲信号进行整形，对脉冲的底部脉冲宽度进行调节，形成一个窄脉冲信号。可根据系统所需的脉冲宽度与脉冲幅度实现窄脉冲电路的波形调节。所述 RC整形网络包括电容五C5、肖特基二极管D2、耦合电容Cc、负载电阻RL、电阻九R9、电感二L2、电容六C6、电阻十R10，其中，电容五C5的一端连接在电容四C4与电阻七R7 之间，而电容五C5的另一端、肖特基二极管D2、耦合电容Cc、负载电阻RL依次连接，所述负载电阻RL接地；所述电阻九R9的一端连接在电容五C5与肖特基二极管D2之间，电阻九R9的另一端、电感二L2、电阻十R10依次连接，所述电阻十R10接电源正极，所述电容六C6一端接地，另一端连接在电感二L2与电阻十R10之间。为了减小高斯脉冲的宽度，采用肖特基二极管实现脉冲的截取，使得高于管压降的部分可以导通。截取后的高斯脉冲信号经过RC网络进行整形，根据实际需求完成底部脉冲宽度与幅度的调节。产的窄脉冲部分经过共射极放大电路实现反向，产生一对同步的取样与保持信号。可以有效的控制取样们的开关。而电阻九R9、电感二L2、电容六C6、电阻十R10构成电压偏置电路，进行直流偏置。

晶振产生的方波信号经过阶跃恢复二极管SRD边沿锐化，在脉冲信号到来之前，阶跃恢复二极管SRD由于直流偏置电压作用，其处于正向导通状态，此时存贮载流子；当脉冲到来时，阶跃恢复二极管SRD处于反偏状态，此时消耗存储的载流子，当载流子消耗殆尽时，立刻出现截止状态，使电位瞬间被拉高。因此可实现对输入信号的上升沿陡化。由于雪崩三极管的雪崩倍增效应与脉冲信号的边沿陡度有关，因此微分电路由电容C2和电阻R6组成，用来提取方波信号的边沿，并降低其占空比，这样更有利于三极管发生雪崩倍增效应。

电压源为雪崩三极管提供雪崩击穿的直流偏置电压，在方波信号到来之前是雪崩三极管处于临界雪崩状态。电感一L1为电压滤波电感。在发生雪崩击穿之前，偏置电压对电容二C2进行充电，其充电微分常数τ＝(R3+R4)C2，R3的值不能太小，否则雪崩三极管上的分压大，导致整个雪崩电路的功耗增加。所述雪崩三极管单管放大电路中的微分常数τ小于正脉冲边缘的宽度。由于雪崩脉冲是负脉冲，采用肖特基二极管输出脉冲波形进行截取。由于肖特基二极管的反向截止时间非常短，正向导通时间到反向截止时间只需几十皮秒。因此可以用它实现将高于门限电压的信号通过，这个门限电压由Vd决定。根据脉冲宽度在后级加入RC网络函数，RC整形网络由耦合电容CC和负载电阻RL组成。

若RC常数越大则脉冲幅度越大，同时底部脉冲宽度越宽；同理若RC常数越小则脉冲幅度越小。在设计过程中需要根据时间脉冲需求选择合理的RC值。

本实用新型的窄脉冲电路结构简单，底部脉冲宽度窄，有利于提高整个顺序采样系统的信噪比。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。