天气雷达脉冲调制器的仿真方法与系统.pdf

《天气雷达脉冲调制器的仿真方法与系统.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《天气雷达脉冲调制器的仿真方法与系统.pdf（23页完成版）》请在专利查询网上搜索。

1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202010931601.X (22)申请日 2020.09.07 (71)申请人 成都信息工程大学 地址 610225 四川省成都市西南航空港经 济开发区学府路一段24号 (72)发明人 李学华王思寒何建新邵楠 步志超段寿元关宇陈俊 (74)专利代理机构 北京元本知识产权代理事务 所(普通合伙) 11308 代理人 王红霞 (51)Int.Cl. G01S 7/40(2006.01) (54)发明名称 一种天气雷达脉冲调制器的仿真方法与系 统 (57)摘要 本发明提供一种天气雷。

2、达脉冲调制器的仿 真方法与系统； 其中， 方法包括以下步骤： S1： 对 天气雷达脉冲调制器的仿真组件外形接口设计 建模； S2： 天气雷达脉冲调制器的功能算法仿真。 本发明中的方法从调制器组件外设接口设计建 模和调制器功能算法仿真两个部分出发， 通过灵 活调整配置参数， 能对多种型号天气雷达脉冲调 制器的主要功能和性能进行仿真。 权利要求书3页 说明书11页 附图8页 CN 112130123 A 2020.12.25 CN 112130123 A 1.一种天气雷达脉冲调制器的仿真方法， 其特征在于， 包括以下步骤： S1： 对天气雷达脉冲调制器的仿真组件外形接口设计建模； S2： 天气雷达。

3、脉冲调制器的功能算法仿真； 其中， 步骤S1具体包括： S11： 按照不同型号的天气雷达脉冲调制器的实际输入和输出接口设计脉冲调制器仿 真组件外部接口； S12： 配置所述脉冲调制器仿真组件的参数； S13： 使用外形封装图设计脉冲调制器仿真组件的封装； 步骤S2具体包括： S20： 为脉冲调制器赋能电流建模； S21： 为脉冲调制器充电电流建模； S22： 为脉冲调制器人工线充电电压建模； S23： 为脉冲调制器反峰电流建模； S24： 为脉冲调制器输出电压建模； S25： 根据不同的天气雷达脉冲调制器所需的电源条件为脉冲调制器电源模块建模； S26： 为脉冲调制器触发信号建模； S27： 。

4、为脉冲调制器人工线电压过压故障建模； S28， 为脉冲调制器反峰过流故障建模； S29： 为脉冲调制器各个波形间时序关系建模。 2.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于， 所述脉冲调制器仿真组件外部接口通过时 间关系的数据流输出。 3.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于， 所述步骤S21中的赋能电流按照以下公式 变化： 其中， I为赋能电流， V0为电源电压， t为赋能时间， L1为初级电感值。 4.根据权利要求3所述的方法， 其特征在于， 所述步骤S22中的充电电流按下式建模： 其中， I2为充电电流， t2为充电时间， d为电路的复频率， 为赋能电流电路固有频率， B1 为窄脉冲的充。

5、电起始电流。 5.根据权利要求4所述的方法， 其特征在于， 所述步骤S23中的人工线充电电压按下式 建模： 其中， CN为人工线电容。 6.根据权利要求5所述的方法， 其特征在于， 所述步骤S24中的反峰电流按下式建模： 权利要求书 1/3 页 2 CN 112130123 A 2 其中， ifn( )为反峰电流， Ufn( )为反峰阶梯电压幅值， Rf为反峰电阻， UN为人工线电压， Rl为负载阻抗， 为人工线阻抗， n为阶次， 为时间。 7.根据权利要求5所述的方法， 其特征在于， 所述步骤S25中的输出电压按下式建模： 其中， Ku为反射系数， UN为人工线电压。 8.一种天气雷达脉冲调。

6、制器的仿真系统， 其特征在于， 包括： 用于调制器的仿真组件外 形接口设计的外部接口模块、 设计调制器关键点波形的产生及产生的条件的功能算法模 块； 其中， 所述外部接口模块包括： 外部接口单元， 用于按照不同型号的天气雷达脉冲调制器的实际输入和输出接口设计 脉冲调制器仿真组件外部接口； 组件参数单元， 与外部接口单元相连用于配置脉冲调制器仿真组件的参数； 封装单元， 与外部接口单元、 组件参数单元相连， 用于使用外形封装图设计脉冲调制器 仿真组件的封装； 存储单元， 与所述封装单元相连， 用于存储分装过后的脉冲调制器仿真组件； 所述功能算法模块与所述存储单元相连， 包括： 赋能电流单元， 用。

7、于为脉冲调制器赋能电流建模； 充电电流单元， 与所述赋能电流单元相连， 用于为脉冲调制器充电电流建模； 人工线充电电压单元， 与所述充电电流单元相连， 用于为脉冲调制器人工线充电电压 建模； 反峰电流单元， 与所述人工线充电电压单元相连， 用于为脉冲调制器反峰电流建模； 输出电压单元， 与所述人工线充电电压单元相连， 用于为脉冲调制器输出电压建模； 电源模块单元， 用于根据不同的天气雷达脉冲调制器所需的电源条件为脉冲调制器电 源模块建模； 触发信号单元， 与所述充电电流单元、 输出电压单元相连， 用于为脉冲调制器触发信号 建模； 电压过压故障单元， 与所述人工线充电电压单元相连， 用于为脉冲调。

8、制器人工线电压 过压故障建模， 如果人工线充电电压超过仿真组件的对外参数人工线电压门限值， 输出人 工线电压过压故障； 反峰过流故障单元， 与所述反峰电流单元相连， 用于为脉冲调制器反峰过流故障建模， 当反峰电流超过仿真组件的对外参数反峰电流门限值， 输出反峰电流过流故障； 波形时序单元， 用于为脉冲调制器各个波形间时序关系建模。 9.根据权利要求8所述的系统， 其特征在于， 所述外部接口单元中的脉冲调制器仿真组 件外部接口通过时间关系的数据流输出。 10.根据权利要求8所述的系统， 其特征在于， 所述赋能电流中的赋能电流模型为： 权利要求书 2/3 页 3 CN 112130123 A 3 。

9、其中， I为赋能电流， V0为电源电压， t为赋能时间， L1为初级电感值。 权利要求书 3/3 页 4 CN 112130123 A 4 一种天气雷达脉冲调制器的仿真方法与系统 技术领域 0001 本发明属于仿真技术领域， 具体涉及一种天气雷达脉冲调制器的仿真方法与系 统。 背景技术 0002 天气雷达脉冲调制器是雷达发射机的重要组成部分， 其主要作用是产生符合要求 的负极性调制脉冲， 经脉冲变压器升压后， 加在速调管的阴极， 提供速调管工作所需的电压 和能量。 当前， 对天气雷达脉冲调制器的仿真是基于电子电路级别， 通过计算机辅助分析预 测调制器的性能。 但这种仿真方法由于是基于电子电路的。

10、仿真， 导致元器件较多、 集成化程 度低、 周期长、 运行速度慢， 无法在雷达系统仿真中广泛推广。 0003 此外， 还有一些天气雷达脉冲调制器仿真方法只是对其性能和关键点波形进行了 仿真， 未对其关键点故障进行仿真； 或是一些天气雷达脉冲调制器仿真方法， 对建模的调制 器不能独立成组件， 无法重复调用、 无法参数可配置， 也没有提供输入输出接口， 无法与其 他组件一起， 构建整个雷达系统进行计算机仿真。 0004 本发明提供一种天气雷达脉冲调制器的仿真方法， 可以产生调制器的相关关键点 波形和调制脉冲， 还对调制器的故障点进行了仿真。 发明内容 0005 有鉴于此， 本发明的目的之一在于提供。

11、一种天气雷达脉冲调制器的仿真方法， 该 方法能对天气雷达脉冲调制器的主要功能进行仿真。 0006 为实现上述目的， 本发明的技术方案为： 一种天气雷达脉冲调制器的仿真方法， 包 括以下步骤： 0007 S1： 对天气雷达脉冲调制器的仿真组件外形接口设计建模； 0008 S2： 天气雷达脉冲调制器的功能算法仿真； 0009 其中， 步骤S1具体包括： 0010 S11： 按照不同型号的天气雷达脉冲调制器的实际输入和输出接口设计脉冲调制 器仿真组件外部接口； 0011 S12： 配置所述脉冲调制器仿真组件的参数； 0012 S13： 使用外形封装图设计脉冲调制器仿真组件的封装； 0013 步骤S2。

12、具体包括： 0014 S20： 为脉冲调制器赋能电流建模； 0015 S21： 为脉冲调制器充电电流建模； 0016 S22： 为脉冲调制器人工线充电电压建模； 0017 S23： 为脉冲调制器反峰电流建模； 0018 S24： 为脉冲调制器输出电压建模； 0019 S25： 根据不同的天气雷达脉冲调制器所需的电源条件为脉冲调制器电源模块建 说明书 1/11 页 5 CN 112130123 A 5 模； 0020 S26： 为脉冲调制器触发信号建模； 0021 S27： 为脉冲调制器人工线电压过压故障建模； 0022 S28， 为脉冲调制器反峰过流故障建模； 0023 S29： 为脉冲调制器。

13、各个波形间时序关系建模。 0024 进一步地， 所述脉冲调制器仿真组件外部接口通过时间关系的数据流输出。 0025 进一步地， 所述步骤S21中的赋能电流按照以下公式变化： 0026 0027 其中， I为赋能电流， V0为电源电压， t为赋能时间， L1为初级电感值。 0028 进一步地， 所述步骤S22中的充电电流按下式建模： 0029 0030 其中， I2为充电电流， t2为充电时间， d为电路的复频率， 为赋能电流电路固有频 率， B1为窄脉冲的充电起始电流。 0031 进一步地， 所述步骤S23中的人工线充电电压按下式建模： 0032 0033 其中， CN为人工线电容。 0034。

14、 进一步地， 所述步骤S24中的反峰电流按下式建模： 0035 0036 其中， ifn( )为反峰电流， Ufn( )为反峰阶梯电压幅值， Rf为反峰电阻， UN为人工线 电压， Rl为负载阻抗， 为人工线阻抗， n为阶次， 为时间。 0037 进一步地， 所述步骤S25中的输出电压按下式建模： 0038 0039 其中， Ku为反射系数， UN为人工线电压。 0040 本发明的目的之二在于提供一种天气雷达脉冲调制器的仿真系统， 该系统能对天 气雷达脉冲调制器的主要功能和性能进行仿真。 0041 为实现上述目的， 本发明的技术方案为： 一种天气雷达脉冲调制器的仿真系统， 包 括： 用于调制器。

15、的仿真组件外形接口设计的外部接口模块、 设计调制器关键点波形的产生 及产生的条件的功能算法模块； 0042 其中， 所述外部接口模块包括： 0043 外部接口单元， 用于按照不同型号的天气雷达脉冲调制器的实际输入和输出接口 设计脉冲调制器仿真组件外部接口； 0044 组件参数单元， 与外部接口单元相连用于配置脉冲调制器仿真组件的参数； 0045 封装单元， 与外部接口单元、 组件参数单元相连， 用于使用外形封装图设计脉冲调 说明书 2/11 页 6 CN 112130123 A 6 制器仿真组件的封装； 0046 存储单元， 与所述封装单元相连， 用于存储分装过后的脉冲调制器仿真组件； 004。

16、7 所述功能算法模块与所述存储单元相连， 包括： 0048 赋能电流单元， 用于为脉冲调制器赋能电流建模； 0049 充电电流单元， 与所述赋能电流单元相连， 用于为脉冲调制器充电电流建模； 0050 人工线充电电压单元， 与所述充电电流单元相连， 用于为脉冲调制器人工线充电 电压建模； 0051 反峰电流单元， 与所述人工线充电电压单元相连， 用于为脉冲调制器反峰电流建 模； 0052 输出电压单元， 与所述人工线充电电压单元相连， 用于为脉冲调制器输出电压建 模； 0053 电源模块单元， 用于根据不同的天气雷达脉冲调制器所需的电源条件为脉冲调制 器电源模块建模； 0054 触发信号单元，。

17、 与所述充电电流单元、 输出电压单元相连， 用于为脉冲调制器触发 信号建模； 0055 电压过压故障单元， 与所述人工线充电电压单元相连， 用于为脉冲调制器人工线 电压过压故障建模， 若人工线充电电压超过仿真组件的对外参数人工线电压门限值， 输出 人工线电压过压故障； 0056 反峰过流故障单元， 与所述反峰电流单元相连， 用于为脉冲调制器反峰过流故障 建模， 当反峰电流超过仿真组件的对外参数反峰电流门限值， 输出反峰电流过流故障； 0057 波形时序单元， 用于为脉冲调制器各个波形间时序关系建模。 0058 进一步地， 所述外部接口单元中的脉冲调制器仿真组件外部接口通过时间关系的 数据流输出。

18、。 0059 进一步地， 所述赋能电流中的赋能电流模型为： 0060 0061 其中， I为赋能电流， V0为电源电压， t为赋能时间， L1为初级电感值。 0062 与现有技术相比， 本发明具有如下优点： 0063 本发明提供一种天气雷达脉冲调制器的仿真方法与系统， 由于天气雷达脉冲调制 器电路复杂且硬件设计成本高， 本发明采用雷达仿真技术对天气雷达脉冲调制器进行仿 真， 可以为所需要设计的天气雷达调制器提供一定的参考价值。 0064 该仿真方法从调制器组件外设接口设计建模和调制器功能算法仿真两个部分出 发， 既能对天气雷达脉冲调制器的功能和性能进行仿真分析， 又能对其关键点的故障现象 进行。

19、仿真的方法； 同时还提供产生调制器关键点波形的模型； 本发明中的仿真方法将还可 将脉冲调制器仿真组件封装为一个具有输入输出接口的组件， 通过组件式搭建、 存储管理 及拖拽式调用， 使用简单， 配置灵活， 可重复使用； 且其关键参数可配置， 通过灵活调整配置 参数， 能对多种型号天气雷达脉冲调制器的主要功能和性能进行仿真， 与之该型号脉冲调 制器对应的外部条件参数均可改变， 但是其建模的思想和波形的数学模型计算不变。 说明书 3/11 页 7 CN 112130123 A 7 附图说明 0065 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案， 下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附。

20、图作一简单地介绍。 显而易见地， 下面描述中的附图是本发 明的一些实施例， 对于本领域普通技术人员来讲， 在不付出创造性劳动性的前提下， 还可以 根据这些附图获得其它的附图。 0066 图1为本发明一种天气雷达脉冲调制器的仿真系统的一实施例结构示意图； 0067 图2为回扫充电波形图； 0068 图3为脉冲调制器仿真组件外部接口模型图； 0069 图4为脉冲调制器仿真组件外部接口组件封装图； 0070 图5a、 图5b、 图5c分别为赋能电流的实际电路、 初级等效电路、 t(0+)时刻等效电 路； 0071 图6为一实施例中赋能电流波形图； 0072 图7为一实施例中充电电压波形图； 0073。

21、 图8为一实施例中人工线充电电流波形图； 0074 图9为一实施例中反峰电流波形图； 0075 图10为一实施例中脉冲高压波形输出波形图； 0076 图11为一实施例中回扫充电过程波形图； 0077 图12为一实施例中赋能脉冲波形图。 具体实施方式 0078 为使本发明实施例的目的、 技术方案和优点更加清楚， 下面将结合本发明实施例 中的附图， 对本发明实施例中的技术方案进行清楚、 完整地描述。 显然， 所描述的实施例是 本发明一部分实施例， 而不是全部的实施例。 基于本发明中的实施例， 本领域普通技术人员 在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例， 都属于本发明保护的范围。 0079。

22、 所举实施例是为了更好地对本发明进行说明， 但并不是本发明的内容仅局限于所 举实施例。 所以熟悉本领域的技术人员根据上述发明内容对实施方案进行非本质的改进和 调整， 仍属于本发明的保护范围。 0080 实施例1 0081 参考图1， 为本发明一种天气雷达脉冲调制器的仿真系统的结构示意图， 具体地， 该系统包括： 用于调制器的仿真组件外形接口设计的外部接口模块1、 设计调制器关键点波 形的产生及产生的条件的功能算法模块2； 0082 外部接口模块1用于调制器外设接口设计建模， 在该模块中， 设计调制器的组件输 入、 输出接口和配置参数， 以及通过组件外设接口的设计， 确定了调制器的对外的信号接口。

23、 和参数， 实现调制器可作为一个重复利用组件， 可重复使用以及灵活配置； 0083 其中， 外部接口模块1包括： 0084 外部接口单元10， 用于按照不同型号的天气雷达脉冲调制器的实际输入和输出接 口设计脉冲调制器仿真组件外部接口； 0085 本实施例中， 外部接口单元10按照不同型号的天气雷达脉冲调制器的实际输入和 输出接口设计脉冲调制器仿真组件外部接口， 脉冲调制器仿真组件应具有电源输入、 充电 说明书 4/11 页 8 CN 112130123 A 8 触发信号输入、 放电触发信号输入、 脉宽选择信号输入、 赋能电流采样输出、 充电电流采样 输出、 人工线充电电压采样输出、 反峰电流采。

24、样输出、 调制脉冲电压输出、 反峰电流过流故 障输出、 人工线充电电压过压故障输出、 充电触发信号故障输出、 放电触发信号故障输出、 电源故障输出； 且每个输入和输出应都是信号流的形式， 即输入和输出的数据都是以时间 关系的数据流输出， 有一定的时间先后关系， 脉冲调制器各个波形间的时序关系由输入的 触发信号控制； 0086 组件参数单元11， 与外部接口单元相连用于配置脉冲调制器仿真组件的参数； 0087 本实施例中， 组件参数单元11把外部接口单元10中的脉冲调制器组件相关的参数 做成可配置， 通过参数的修改， 可实现组件内部关系的变化， 实现不同型号、 不同波段的脉 冲调制器组件主要功能。

25、以及故障仿真再现， 具体地， 参数包括反峰电流故障门限、 人工线充 电电压门限值、 充电变压器变比、 充电变压器初级电感、 充电变压器次级电感、 窄脉冲人工 线电容、 宽脉冲人工线电容、 脉冲重复周期、 调制脉冲电压脉宽设置。 0088 封装单元12， 与外部接口单元10、 组件参数单元11相连， 用于使用外形封装图设计 脉冲调制器仿真组件的封装； 0089 本实施例中， 采用一种外形封装图来表示整个组件， 封装图可以用正方形、 长方形 等来表示， 图形左边为射频输入引脚、 右边为射频输出、 发热功率输出引脚， 上下为灯丝电 源输入、 钛泵电源输入、 脉冲负高压输入、 磁场电源输入， 中间可标。

26、记速调管的标识号， 名称 及图片， 在封装图的下面配置组件的参数及范围； 0090 存储单元13， 与封装单元相连， 用于存储分装过后的脉冲调制器仿真组件； 0091 通过封装单元12中对组件的封装， 存储单元13将脉冲调制器仿真组件存储以组件 封装、 组件模型等形式， 作为一个独立组件， 存储在发射机组件库中， 调用时， 直接从库里以 拖拽形式或函数调用形式进行组件例化， 同时也可多次或重复使用， 组件可分别配置不同 参数， 实现结果不一样； 0092 功能算法模块2与存储单元1相连， 本实施例中， 功能算法模块2用于调制器关键点 波形的产生以及产生的条件， 同时给出了调制器各个波形间的时序。

27、关系， 通过这些数学关 系的建立， 可实现天气雷达脉冲调制器在实际工作条件下的工作状况， 可仿真天气雷达脉 冲调制器正常工作和故障工作的输出情况； 0093 具体地， 功能算法模块2包括： 0094 赋能电流单元20， 用于为脉冲调制器赋能电流建模； 0095 发射机工作分窄脉冲和宽脉冲两种状态， 根据脉冲选择信号指令进行切换， 在一 具体实施例中， 赋能电流单元20的赋能电流模型为： 0096 0097 其中， I为赋能电流， V0为电源电压， t为赋能时间， L1为初级电感值； 0098 充电电流单元21， 与赋能电流单元20相连， 用于为脉冲调制器充电电流建模； 0099 具体地， 充电。

28、电流单元21的充电电流模型为： 0100 0101 其中， I2为充电电流， t2为充电时间， d为电路的复频率， 为赋能电流电路固有频 率； 说明书 5/11 页 9 CN 112130123 A 9 0102 人工线充电电压单元22， 与充电电流单元相连， 用于为脉冲调制器人工线充电电 压建模； 0103 具体地， 人工线充电电压单元22的人工线充电电压模型为： 0104 0105 其中， CN为人工线电容； 0106 反峰电流单元23， 与人工线充电电压单元相连， 用于为脉冲调制器反峰电流建模； 0107 具体地， 反峰电流单元23的反峰电流模型为： 0108 0109 其中， ifn(。

29、 )为反峰电流， Ufn( )为反峰阶梯电压幅值， Rf为反峰电阻， UN为人工线 电压， Rl为负载阻抗， 为人工线阻抗， n为阶次， 为时间； 0110 输出电压单元24， 与人工线充电电压单元相连， 用于为脉冲调制器输出电压建模； 0111 具体地， 输出电压单元24的输出电压模型为： 0112 0113 其中， Ku为反射系数， UN为人工线电压； 0114 电源模块单元25， 用于根据不同的天气雷达脉冲调制器所需的电源条件为脉冲调 制器电源模块建模； 0115 本实施例中， 电源模块单元25的电源模块模型能根据不同的天气雷达脉冲调制器 所需的电源条件进行建模， 若其电源条件未达到要求。

30、， 则脉冲调制器无法正常工作； 0116 触发信号单元26， 与充电电流单元、 输出电压单元相连， 用于为脉冲调制器触发信 号建模； 0117 触发信号单元26用于建立脉冲调制器触发信号模型， 在一个调制器中， 若没有充 电触发信号， 则调制器无法进行充放电， 调制器输出充电故障； 若没有放电触发信号， 则调 制器无法进行放电过程， 调制器输出放电故障； 0118 电压过压故障单元27， 与人工线充电电压单元相连， 用于为脉冲调制器人工线电 压过压故障建模， 如果人工线充电电压超过仿真组件的对外参数人工线电压门限值， 输出 人工线电压过压故障； 0119 反峰过流故障单元28， 与反峰电流单元。

31、相连， 用于为脉冲调制器反峰过流故障建 模， 当反峰电流超过仿真组件的对外参数反峰电流门限值， 输出反峰电流过流故障； 0120 波形时序单元29， 用于为脉冲调制器各个波形间时序关系建模。 0121 参考图2， 为一实施例中， 各个波形的时序关系图， 图中t1为赋能时间， t2为充电时 间； 其中， 赋能电流要等到充电触发脉冲到来时才开始进行回扫充电过程， 赋能时间与赋能 脉冲持续时间相同， 而调制脉冲输出要等到放电触发脉冲的到来才会输出。 0122 实施例2 0123 基于实施例1的系统， 本实施例中公开一种天气雷达脉冲调制器的仿真方法， 方法 包括以下步骤： 说明书 6/11 页 10 。

32、CN 112130123 A 10 0124 S1： 对天气雷达脉冲调制器的仿真组件外形接口设计建模； 0125 在本步骤中， 需要对天气雷达脉冲调制器组件外形接口设计建模， 把天气雷达脉 冲调制器建模成一个标准组件， 以组件库或组件模型存储， 可重复调用。 建成的脉冲调制器 组件， 输入输出接口与实际天气雷达脉冲调制器引脚尽量一致， 具有一定的外形与封装， 同 时参数可配置， 并通过参数修改， 可配置适应不同型号、 不同波段的天气雷达脉冲调制器的 应用需要， 具体包括以下步骤： 0126 S11： 按照不同型号的天气雷达脉冲调制器的实际输入和输出接口设计脉冲调制 器仿真组件外部接口； 012。

33、7 本步骤中， 对把与之相关的参数做成可配置， 通过参数的修改， 可实现组件内部关 系的变化， 实现不同型号、 不同波段的脉冲调制器组件主要功能以及故障仿真再现。 这些配 置的参数包括反峰电流故障门限、 人工线充电电压门限值、 充电变压器变比、 充电变压器初 级电感、 充电变压器次级电感、 窄脉冲人工线电容、 宽脉冲人工线电容、 脉冲重复周期、 调制 脉冲电压脉宽设置； 0128 参考图3， 为在一具体实施例中， 对天气雷达速调管的输入与输出接口关系进行组 件外形接口建立的模型， 使用了速调管的外形接口设计， 箭头指向为信号的流向， 图3中主 要的输入输出接口为： V_380、 V_12、 V。

34、_N12分别为电源380V、 12V、 -12V输入， PulseWidSel为 脉宽选择信号输入， ChargeTri为充电触发信号输入， PresetPulse为预调脉冲(放电触发脉 冲)输入； EnableCUR为赋能电流输出， PENChCUR为人工线充电电流输出， PENWaveform为人 工线电压波形输出， INVCURSampling为反峰电流采样输出， FNTimePulse为赋能定时脉冲， PENOverVFLT为人工线电压过压故障输出， INVOverCURFLT为反峰电流过流故障输出， MODHVOut为调制脉冲高压输出， SCRTriFLT为可控硅触发故障输出。 01。

35、29 S12： 配置脉冲调制器仿真组件的参数； 0130 当调制器组件的外部接口设计完成后， 把与之相关的参数做成可配置， 通过参数 的修改， 可实现组件内部关系的变化， 实现不同型号、 不同波段的脉冲调制器组件主要功能 以及故障仿真再现。 这些配置的参数包括反峰电流故障门限、 人工线充电电压门限值、 充电 变压器变比、 充电变压器初级电感、 充电变压器次级电感、 窄脉冲人工线电容、 宽脉冲人工 线电容、 脉冲重复周期、 调制脉冲电压脉宽设置； 如设计反峰电流的门限值INVCURTH(产生 的反峰电流超过其门限， INVOverCURFLT反峰电流过流故障输出就输出故障)、 人工线电压 门限值。

36、PENVTH(产生的人工线电压超过其门限值， PENOverVFLT人工线电压过压故障输出就 输出故障)、 充电变压器变比N1、 充电变压器初级电感L1、 充电变压器次级电感L2、 窄脉冲人 工线电容Cn1、 宽脉冲人工线电容Cn2、 脉冲重复周期PRT、 调制脉冲高压脉宽设置等参数值 ModVWid。 0131 S13： 使用外形封装图设计脉冲调制器仿真组件的封装； 0132 本步骤中， 通过可一种外形封装图来表示整个脉冲调制器仿真组件， 封装图可以 用正方形、 长方形等来表示， 具体看参考图4， 为一实施例中的组件封装图， 图形左边为射频 输入引脚、 右边为射频输出、 发热功率输出引脚， 。

37、上下为灯丝电源输入、 钛泵电源输入、 脉冲 负高压输入、 磁场电源输入； 中间可标记速调管的标识号， 名称及图片， 在封装图的下面配 置组件的参数及范围， 图4下面的参数Subnetwork1(子网1)为在某一实施例中参数的值； 0133 优选地， 在本实例中还包括步骤： 对脉冲调制器仿真组件管理及组件使用， 即将脉 说明书 7/11 页 11 CN 112130123 A 11 冲调制器仿真组件存储以组件封装、 组件模型等形式， 作为一个独立组件， 存储在发射机组 件库中； 在调用时， 直接从库里以拖拽形式或函数调用形式进行组件例化， 同时也可多次或 重复使用， 组件可分别配置不同参数， 实。

38、现结果不一样。 0134 S2： 天气雷达脉冲调制器的功能算法仿真； 0135 步骤S2主要是为了实现步骤S1中各个输入与输出之间逻辑关系， 以及各个输出根 据输入的逻辑关系产生相应的脉冲调制器关键点波形和故障判断输出， 本实施例中通过建 模来实现调制器关键点波形的产生， 具体地： 0136 S20： 为脉冲调制器赋能电流建模； 0137 发射机工作分窄脉冲和宽脉冲两种状态， 根据脉冲选择信号指令进行切换， 本实 施例中， 赋能电流按照以下公式变化： 0138 其中， I为赋能电流， V0为电源电压， t为赋能时间， L1为初级电感值， 赋能电流 “小 尖” 是由于初级内阻、 初级分布电容与折。

39、算到初级次级分布电容之和， 以及变压器初级漏感 构成的电路引起， 本实施例中的电路图可参考图5a图5c， 如图5a， C1， C2为初次级分布电 容， M是脉冲变压器的互感， 变比为N， R1是初级电路的等效电阻， 主要是电源内阻和线路电 阻之和， R2是次级负载。 为了便于电路分析， 画出折算到变压器初级的等效电路如图5b所 示， 此时的C2、 R2变为折算到初级的值； 其中K为变压器的耦合系数， 与赋能变压器的互感有 以下关系式： 0139 由于存在次级充电二极管， 在赋能期间， 次级等效开路， 赋能起始时刻t(0+)， 初级 电感电流为零， 互感认为开路， 可进一步简化电路为图5c； 其。

40、中R为源内阻， L为等效初级的 漏感之和， L2(1-K)L1； C为折算到初次分布电容之和； 那么在IGBT(绝缘栅双极型晶体管) 导通时刻， 即t(0+)时刻， 电路电流可用下列表达式表示： 0140 0141 0142 0143 0144 其中， I2为赋能电流产生 “小尖” 时的电流， B1为窄脉冲的充电起始电流、 B2为窄脉 冲的充电起始电流， 由初始条件决定， 闭合瞬间， 电感上的电流为零， 即B10； 为赋能电流 电路固有频率， 0为电路的谐振角频率， d为电路的复频率， L为等效初级的漏感之和； 0145 S21： 为脉冲调制器充电电流建模； 0146 人工线电压是次级电感L2。

41、对人工线电容进行充电， 设窄脉冲人工线电容为C1， 宽脉 冲人工线电容为C2， 完全可以利用LC谐振电路公式进行计算。 在充电起始时刻t(0+)， 假定起 始时刻人工线电压Un(0)0， 则可以计算出窄脉冲的充电起始电流B1， 宽脉冲的充电起始电 流B2， 0147 根据串并联RLC电路二阶响应计算， 充电电流任然可参考I1计算公式， 此时B2为零， B1为充电电流的最大值； R变为次级线圈以及线路内阻； 电感L变为次级电感L2； C为人工线电 说明书 8/11 页 12 CN 112130123 A 12 容， 即窄脉冲或宽脉冲时的电容； 则充电电流波形按下式建模： 0148 0149 01。

42、50 0151 0152 0153 其中， I2为充电电流， t2为充电时间， L2为次级电感， C为窄脉冲或宽脉冲时的电容； 0154 S22： 为脉冲调制器人工线充电电压建模； 0155 人工线两端电压表达式可套用LC谐振充放电， 电容两端电压变化的关系式： 0156 0157 其中， U(t)为人工线电压； U(0)为人工线初始电压； CN为人工线电容， 其大小与宽 窄脉冲有关； t2为充电时间； I2为充电电流； 假定在充电时刻， 人工线初始电压为0， 可得： 0158 0159 最终得到人工线充电电压模型： 0160 0161 S23： 为脉冲调制器反峰电流建模； 0162 在一般情。

43、况下， 反峰阶梯电压幅值表达式为： 0163 0164 其中， Rl为负载阻抗， Rf为反峰电阻， Rl、 尺f的下标l与f仅作为下标区分不同的阻 抗， 为人工线阻抗； UN为人工线电压， N只是作为UN下标无实际意义； 可见， 当理想匹配时， 无 反峰电压， 最终可得到反峰电流模型： 0165 0166 其中， 为时间， 在实际仿真时， 可选择不同的Rl值， 选择正失配， 或负失配， 绘出上 述曲线。 一般设计时选择轻微的负失配状态， 即Rl略小于 作为稳定工作态， 假设Rlk ， k值 变化范围可设0， 2， k0为负载短路， 正常工作的理想范围0.8， 1.2之间， 给出不同的k 值， 。

44、就可连续绘出n阶(20)电压波形； 0167 S24： 为脉冲调制器输出电压建模； 说明书 9/11 页 13 CN 112130123 A 13 0168 仿真时， 调制脉冲电压输出由输出脉冲前沿、 脉冲电压以及脉冲后沿组成。 脉冲前 沿持续时间0.4 s， 按照余弦波建立(从10幅度至最大值的90处的时间)： 0169 0170 其中， Urise为调制脉冲在上升沿时间内的电压， U为调制脉冲电压； trise为上升沿时 间； 0171 脉冲宽度时间内， 调制器的输出电压就是脉冲变压器初级电压。 根据关系在脉冲 期间， 调制器输出电压模型为： 0172 0173 其中， Ku为反射系数； 。

45、UN为人工线电压。 0174 脉冲后沿持续时间为0.8 s， 按照余弦波建立(从10幅度至最大值的90处的时 间)： 0175 0176 式中， Udown为调制脉冲在下降沿时间内的电压， tdown为下降沿时间； 0177 S25： 根据不同的天气雷达脉冲调制器所需的电源条件为脉冲调制器电源模块建 模； 0178 本步骤根据不同的天气雷达脉冲调制器所需的电源条件进行建模， 若其电源条件 未达到要求， 则脉冲调制器无法正常工作。 0179 S26： 为脉冲调制器触发信号建模； 0180 本步骤为脉冲调制器触发信号建模， 若没有充电触发信号， 则调制器无法进行充 放电， 调制器输出充电故障； 若。

46、没有放电触发信号， 则调制器无法进行放电过程， 调制器输 出放电故障。 0181 S27： 为脉冲调制器人工线电压过压故障建模； 0182 本步骤为脉冲调制器人工线电压过压故障建模， 若人工线充电电压超过仿真组件 的对外参数人工线电压门限值， 则调制会输出人工线电压过压故障。 0183 S28： 为脉冲调制器反峰过流故障建模； 0184 本步骤为脉冲调制器反峰过流故障建模若， 若反峰电流超过仿真组件的对外参数 反峰电流门限值， 则调制会输出反峰电流过流故障； 0185 S29： 为脉冲调制器各个波形间时序关系建模。 0186 脉冲调制器各个波形间的时序关系由输入的触发信号控制， 每个输入和输出。

47、应都 是信号流的形式， 即输入和输出的数据都是以时间关系的数据流输出， 有一定的时间先后 关系， 本实施例为调制器得到的各个波形健时序关系进行建模； 具体模型可参考实施例1中 波形时序单元29提出的具体实施例与图2。 0187 优选地， 本实施中还对步骤S2的方法进行实施， 步骤S2主要实现步骤S1中各个输 入与输出之间逻辑关系， 以及各个输出根据输入的逻辑关系产生相应的脉冲调制器关键点 波形和故障判断输出， S2则通过技术方案中的建模公式来实现调制器关键点波形的产生。 说明书 10/11 页 14 CN 112130123 A 14 一般天气雷达脉冲调制器在出厂参数中提供了调制器充电变压器变。

48、比、 宽窄脉冲时的人工 线电容、 充电变压器初级和次级电感等参数， 基于这些参数， 根据S2中的步骤就可以产生脉 冲调制器充放电过程的产生的波形； 0188 首先检测调制器电源是否正常， 正常则调制器开始工作， 进行下面的步骤； 否则， 调制器不工作； 然后检测脉宽选择信号(PulseWidSel)是窄脉冲模式还是宽脉冲模式； 接着 检测是否有充电触发信号(ChargeTri)到来， 若有则调制器开始进行充电过程， 产生相应波 形； 否则调制器不进行充电过程操作， 触发故障(SCRTriFLT)输出接口输出故障； 进一步检 测人工线充电电压(PENWaveform)是否超过人工线电压门限PEN。

49、VTH， 超过则调制器输出人 工线过压故障， 调制器不在工作； 在进一步检测反峰电流是否超过其门限INVCURTH， 超过则 调制器会输出反峰过流故障 ， 调制器不在工作 ； 最后检测是否有放电 触发信号 (PresetPulse)到来， 若有则人工线电压开始放电， MODHVOut输出调制脉冲高压； 否则不进 行人工线电压放电操作， 无调制脉冲高压输出， 且触发故障(SCRTriFLT)输出接口输出故 障； 如图6图12， 为在窄脉冲时得到的不同波形图； 在图11中， (a)为赋能电流， (b)为人工 线充电电流， (c)为人工线电压， (d)为调制脉冲高压输出， 根据图11， 并且参考图2。

50、时序图， 可以观察到， 脉冲调制器仿真模型完全满足回扫充电过程的时序要求。 0189 上面结合附图对本发明的实施例进行了描述， 但是本发明并不局限于上述的具体 实施方式， 上述的具体实施方式仅仅是示意性的， 而不是限制性的， 本领域的普通技术人员 在本发明的启示下， 在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下， 还可做出很多 形式， 这些均属于本发明的保护之内。 说明书 11/11 页 15 CN 112130123 A 15 图1 说明书附图 1/8 页 16 CN 112130123 A 16 图2 说明书附图 2/8 页 17 CN 112130123 A 17 图3 说明书附图 3。