一种提高功放输出频谱纯度的方法技术

本发明专利技术公开了一种提高功放输出频谱纯度的方法，所述方法基于功放电路，所述功放电路由调制功放电路和功率管Q2构成，TTL调制脉冲和电压VCC经调制控制电路后输出调制电压至功率管Q2的漏极，射频输入脉冲通过功率管Q2的栅极输入，功率管Q2的源极接地，最终的射频输出功率通过功率管Q2的漏极输出；所述方法具体为：将功放TTL调制脉冲在射频输入脉冲打开之后打开且在射频输入脉冲关闭之前关闭。本发明专利技术通过改变控制时序适当延长了功放输出波形的上升时间和下降时间从而提高频谱纯度，满足了雷达总体的综合需求。

【技术实现步骤摘要】
一种提高功放输出频谱纯度的方法
本专利技术涉及雷达领域，具体涉及一种提高功放输出频谱纯度的方法。
技术介绍
目前常用和正在研制的雷达，多数为脉冲雷达，脉冲波形既有简单等周期矩形脉冲串，也有复杂编码脉冲串。理想矩形脉冲的参数主要有脉冲幅度和脉冲宽度，而实际的发射信号一般都不是理想矩形脉冲，而是具有上升沿、下降沿的脉冲，且脉冲顶部有波动和倾斜即顶降，如图1所示。同时雷达对频谱纯度亦有要求，要求除载频之外的其它频率分量信号尽量小。当波形为正弦波时，频谱纯度最高，为载频上的单根谱线。当波形为标准矩形时，频谱纯度最差，频谱分量最多。所以就雷达而言，功放输出波形的上升时间和下降时间不是越快越好，而应适中，否则频谱纯度会恶化。氮化镓(GaN)器件是第三代半导体的典型代表，具有高功率、高效率、高电压和耐高温等突出优点，GaN微波功率管已经成为固态微波发射领域的主要应用方向。GaN功放输出波形的上升时间和下降时间特别快，在10ns左右甚至以下，这时频谱纯度变得很差，不能满足雷达总体需求。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术提出了一种提高功放输出频谱纯度的方法，所述方法基于功放电路，所述功放电路由调制功放电路和功率管Q2构成，TTL调制脉冲和电压VCC经调制控制电路后输出调制电压至功率管Q2的漏极，射频输入脉冲通过功率管Q2的栅极输入，功率管Q2的源极接地，最终的射频输出功率通过功率管Q2的漏极输出；所述方法具体为：将功放TTL调制脉冲在射频输入脉冲打开之后打开且在射频输入脉冲关闭之前关闭。进一步地，所述功放电路包括电阻R1、驱动电路、电容C1、开关管Q1和功率管Q2，TTL调制脉冲的输入端与电阻R1的一端连接，电阻R1的另一端连接驱动电路的一个输入端，驱动电路的输出端连接开关管Q1的栅极，电压Vcc连接驱动电路的另一个输入端和开关管Q1的源极，开关管Q1的漏极连接功率管Q2的漏极，功率管Q2的栅极连接射频输入脉冲的输入端，功率管Q2的源极接地，最终射频输出由功率管Q2的漏极输出，电阻R1和驱动电路的连接端对地并联电容C1；所述电阻R1、驱动电路、开关管Q1构成调制驱动电路。与现有技术相比，本专利技术通过改变控制时序适当延长了功放输出波形的上升时间和下降时间从而提高频谱纯度，满足了雷达总体的综合需求。附图说明图1矩形脉冲波形图。图2输出脉冲功率上升下降时间与频谱关系图。图3功放电路图。图4原脉冲控制图。图5本专利技术的脉冲控制时序图。图6原脉冲控制时序下与本专利技术脉冲控制时序下脉冲的波形对比图。具体实施方式下面结合附图，对本专利技术提出的提高功放输出频谱纯度的方法进行详细描述。本实施例所述提高功放输出频谱纯度的方法，基于图3所示的功放电路图，所述功放电路包括电阻R1、驱动电路、电容C1、开关管Q1和功率管Q2，TTL调制脉冲的输入端与电阻R1的一端连接，电阻R1的另一端连接驱动电路的一个输入端，驱动电路的输出端连接开关管Q1的栅极，电压Vcc连接驱动电路的另一个输入端和开关管Q1的源极，开关管Q1的漏极连接功率管Q2的漏极，功率管Q2的栅极连接射频输入脉冲的输入端，功率管Q2的源极接地，最终射频输出由功率管Q2的漏极输出，电阻R1和驱动电路的连接端对地并联电容C1。其中，电容C1为可选项，其作用是对功放TTL电平进行波形整形，从而有效拉长功放输出波形的上升下降时间。所述电阻R1、驱动电路、开关管Q1构成调制驱动电路用于对将输入TTL调制脉冲调制为调制电压。GaN功放管工作时是进行脉冲调制的，通常由控制电路输出的功放调制TTL电平直接接驱动器，再由驱动器驱动功率管，原脉冲控制时序如图4。这种功放调制TTL电平宽于射频脉冲宽度的时序设置被广泛采用，主要是基于保护功率管不易被烧毁的考虑，特别是之前对于硅材料功率管，普遍认为这样做有利于提高功率管的工作可靠性。但是这种时序对输出波形没有任何修饰作用，功放输出脉冲功率上升下降时间完全取决于GaN功率管本身，上升下降时间在10ns左右甚至以下。本专利技术的提高功放输出频谱纯度的方法基于上述功放电路图将原控制时序(如图4所示)进行修改形成本专利技术的脉冲控制时序(如图5所示)，本专利技术的脉冲控制时序具体为功放TTL调制脉冲在射频输入脉冲打开之后打开且在射频输入脉冲关闭之前关闭，这样可有效拉长功放输出波形的上升下降时间。如图6所示，功放输出脉冲功率上升下降时间在10ns左右甚至以下，经过本专利技术的方法，可以将功放输出脉冲功率的上升下降时间延长至250ns。而脉宽为τ、上升下降时间为r的梯形脉冲频谱为：其中，X(ω)为角频率为ω的脉冲的频谱，ω＝2πf，f为脉冲频率，A为表示脉冲幅度，τ为脉冲宽度，r为脉冲上升下降时间。图2给出了幅度A＝1，脉宽为τ＝150us，上升下降时间为5ns、50ns、500ns的梯形脉冲幅度谱(幅度已归一化处理)。可见，上升下降时间越快，频谱纯度越差；上升下降时间越慢，频谱纯度越好。因此本专利技术所提供的方法通过上升下降时间提高了频谱纯度。另外通过对千瓦级GaN功率管进行大量实验，未发现因时序控制问题造成的功率管烧毁的现象。本专利技术突破了现有技术构思的禁锢，通过改变控制时序适当延长了功放输出波形的上升时间和下降时间从而提高频谱纯度，满足了雷达总体的综合需求。以上所述仅为本专利技术的较佳实施例，并不用以限制本专利技术，凡在本专利技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本专利技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种提高功放输出频谱纯度的方法，其特征在于，所述方法基于功放电路，所述功放电路由调制功放电路和功率管Q2构成，TTL调制脉冲和电压VCC经调制控制电路后输出调制电压至功率管Q2的漏极，射频输入脉冲通过功率管Q2的栅极输入，功率管Q2的源极接地，最终的射频输出功率通过功率管Q2的漏极输出；/n所述方法具体为：将功放TTL调制脉冲在射频输入脉冲打开之后打开且在射频输入脉冲关闭之前关闭。/n

【技术特征摘要】
1.一种提高功放输出频谱纯度的方法，其特征在于，所述方法基于功放电路，所述功放电路由调制功放电路和功率管Q2构成，TTL调制脉冲和电压VCC经调制控制电路后输出调制电压至功率管Q2的漏极，射频输入脉冲通过功率管Q2的栅极输入，功率管Q2的源极接地，最终的射频输出功率通过功率管Q2的漏极输出；
所述方法具体为：将功放TTL调制脉冲在射频输入脉冲打开之后打开且在射频输入脉冲关闭之前关闭。


2.根据权利要求1所述的提高功放输出频谱纯度的方法，其特征在于，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：顾颖言，夏达，孙引进，杨光，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第十四研究所，
类型：发明
国别省市：江苏;32