[發明專利]一種高壓皮秒脈沖發生器

有效

• 申請號: 201010106143.2
• 申請日: 2010-02-05
• 公開（公告）號: CN101820270A
• 公開（公告）日: 2010-09-01
• 發明（設計）人: 姚陳果;趙東陽;唐炬;李成祥;張曉星;米彥;孫才新
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: H03K3/537
• 分類號: H03K3/537
• 代理公司: 重慶大學專利中心 50201
• 代理人: 胡正順

技術領域

本發明屬于皮秒脈沖產生技術領域，具體涉及一種高壓皮秒脈沖發生器的結構。

背景技術

皮秒級超短脈沖具有豐富的超寬帶頻譜(幾乎從直流到高達GHz)，因而具有很高的時間 分辨率和空間分辨率，信號失真小，目前皮秒脈沖的應用具有廣闊的空間和前景，它在通訊、 雷達、醫療、地球物理探測方面都有著廣泛的應用，所以皮秒脈沖的產生及測量技術就成為 當前的一個熱點和難點。

現有皮秒脈沖發生器，如申請號為200810018225.4的“超快脈沖功率開關器件及自激勵 皮秒量級功率脈沖發生器”，該專利公開的是利用皮秒級快速開關直接產生皮秒脈寬的自激勵 皮秒級功率脈沖發生器，由高壓直流電源與電阻、電容依次串聯構成回路，高壓直流電源的 負極接地；超快脈沖功率開關器件與負載通過同軸傳輸線串聯，該串聯支路與所述的電容并 聯；超快脈沖功率開關器件的封裝外殼接地。該發生器只能輸出(半高全寬)小于340ps，脈 沖上升沿小于200ps，幅值在20V～1000V可調的皮秒脈沖。又如申請號為200910071871.1 的“基于共面波導的皮秒脈沖發生器”，公開的是借助于專門的形成線路來壓縮能量而產生皮 秒脈沖的發生器，該發生器由介質基板、金箔、激勵信號共面波導、階躍恢復二極管、槽線 和薄膜吸收電阻組成，只能輸出脈寬80ps左右，信號帶寬可達20GHz，幅值幾伏以內的皮秒 脈沖。以上兩種皮秒脈沖發生器的主要缺點是：由于受到開關等元器件的限制，其輸出皮秒 脈沖幅值有限(最高只有1000V)，不能產生高能量、高幅值、重復頻率調節方便的皮秒脈沖 信號，限制了超寬帶皮秒脈沖的應用范圍。

發明內容

本發明的目的是針對現有皮秒脈沖發生器的不足之處，提供一種高壓皮秒脈沖發生器。

通過對形成的納秒脈沖進行前沿陡化和波尾截斷而得到超寬帶皮秒脈沖，該發生器可輸出幅 值(4kV～100kV)可調、脈寬(150ps～800ps)可變、重復頻率可控的高壓皮秒脈沖。

實現本發明目的的技術方案：一種高壓皮秒脈沖發生器，主要包括電源系統、高壓直流 模塊、馬克斯發生器、陡化開關、超高頻電纜、尾切開關、同軸負載。電源系統由電源、電 源濾波器、保險管、電源開關組成，電源通過導線與電源濾波器的輸入端相連接，用以對輸 入的電源進行濾波；電源濾波器的輸出端通過導線與保險管輸入端相連接，用以對本發生器 進行過流保護；保險管輸出端通過導線接至電源開關，對本發生器輸入電源進行控制；由電 源開關處的輸出端用導線分別接至高壓直流模塊電源進線端，用以為高壓直流模塊提供穩定 可靠的交流電源；高壓直流源模塊為市購模塊，其高壓輸出端和接地端分別通過導線與馬克 斯發生器的電源進線端和接地端相連接，用以為馬克斯發生器提供高壓直流電源，通過調節 高壓直流模塊的輸出電壓和電流分別實現對馬克斯發生器輸出高壓納秒脈沖幅值和重復頻率 的控制。

馬克斯發生器為市購模塊，主要由絕緣筒、進氣閥、出氣閥、自擊穿氣體火花開關(以 下簡稱氣體開關)、等值電阻、等值電容組成。進、出氣閥分別通過螺紋與絕緣筒兩端緊密連 接，用以調節絕緣筒內的氣體氣壓，進而通過調節氣體開關的擊穿電壓，實現馬克斯發生器 輸出的高壓納秒脈沖幅值的調節。等值電容為圓柱形高壓陶瓷電容，兩端分別為高、低壓端， 并分別內嵌有螺紋孔，以便與前后的元器件相連。馬克斯發生器結構緊湊，可獨立構成一個 模塊。馬克斯發生器的最后一級電容的低壓端與陡化開關通過螺紋緊密連接。