[實用新型]基于單級雪崩三級管串行級聯的納秒脈沖源有效

申請號：	201120336830.3	申請日：	2011-09-08
公開（公告）號：	CN202206352U	公開（公告）日：	2012-04-25
發明（設計）人：	鄒愛民;程德福;王慧博;于蘭;李繼才;王志	申請（專利權）人：	鄒愛民
主分類號：	H03K3/335	分類號：	H03K3/335
代理公司：	長春市四環專利事務所 22103	代理人：	鞠傳龍
地址：	130026 吉***	國省代碼：	吉林;22
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摘要：
搜索關鍵詞：	基于雪崩三級串行級聯脈沖
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【說明書】：

技術領域

本實用新型涉及一種納秒脈沖源，特別涉及一種基于單級雪崩三級管串行級聯的納秒脈沖源。

背景技術

目前，在超寬帶探測領域，對大幅度、納秒寬度的時域脈沖信號的需求越來越迫切。超寬帶雷達系統中多以雪崩三極管作為電路核心器件來獲得探測脈沖，脈沖源的結構通常是將雪崩三極管接成類似于Marx發生器的形式，可實現電容的并聯充電，串聯放電，它具有供電電壓低、脈沖幅度大的優點。但是需要級聯的三極管數目較大，對各個雪崩三極管的性能一致性要求極高，各雪崩管同時觸發難以保證；基于單級雪崩三極管串行級聯的電路結構產生的超寬帶窄脈沖重復頻率高、頻率穩定度高、波形穩定度高，特別適合于脈沖探地雷達的應用要求。

發明內容

本實用新型的目的是為了實現對大幅度窄脈沖信號的產生而提供的一種基于單級雪崩三級管串行級聯的納秒脈沖源。

為了解決上述問題本實用新型提供的基于單級雪崩三級管串行級聯的納秒脈沖源是由高壓電源、微分觸發電路、串行雪崩電路、負載電路組成，高壓電源為串行雪崩電路提供雪崩需要的高電壓，輸出電壓0-3000V可調。微分觸發電路是觸發方波的輸入端，控制脈沖重復產生的頻率。串行雪崩電路是在雪崩三極管基本電路基礎上，單個雪崩三極管基射級短接工作在零電壓模式(觸發級除外)，整體采用四級串行級聯方式，在負載電路上實現大幅度納秒級脈沖的產生。

微分觸發電路與串行雪崩電路相串聯，微分觸發電路是由電容和電阻串聯而成，電阻一腳接地，電阻并聯有高速開關二極管。

串行雪崩電路是由數個雪崩三極管串聯而成，最后一個雪崩三極管的一腳接地，負載電路由電容與電阻串聯而成，負載電路的電阻一腳接地，負載電路與串行雪崩電路并聯。

高壓電源通過電阻與串行雪崩電路和負載電路相串聯，電源的一腳接地。

本實用新型的有益效果為：基于單級雪崩三極管串行級聯電路產生的超寬帶窄脈沖具有高的重復頻率、高的頻率穩定度、高的波形穩定度，這對脈沖探地雷達系統來說是非常關鍵的，而且工作于雪崩導通狀態的三極管屬于非穩態電路，多級雪崩電路對雪崩三極管的一致性要求很高，很難找到性能完全一致的雪崩三極管，產生的窄脈沖頻率和波形的穩定度低，單級雪崩三極管串行級聯電路分布參數較小、從結構上保證了瞬時雪崩電流只有一個通路，應用于脈沖探地雷達系統，完全能夠滿足系統對大幅度、高穩定性、納秒級窄脈沖信號的要求。

附圖說明

圖1為本實用新型方框示意圖。

圖2為本實用新型電路原理圖。

1、高壓電源??2、微分觸發電路??3、串行雪崩電路??4、負載電路。

具體實施方式

請參閱圖1、圖2所示：本實用新型是由高壓電源1、微分觸發電路2、串行雪崩電路3、負載電路4組成，高壓電源1為串行雪崩電路3提供雪崩需要的高電壓，輸出電壓V_CC為0-3000V可調。微分觸發電路2是觸發方波的輸入端，控制脈沖重復產生的頻率。串行雪崩電路3是在雪崩三極管基本電路基礎上，單個雪崩三極管基射級短接工作在零電壓模式(觸發級除外)，整體采用四級串行級聯方式，在負載電路4上實現大幅度納秒級脈沖的產生。

微分觸發電路2與串行雪崩電路3相串聯，微分觸發電路2是由電容C₂和電阻R₂串聯而成，電阻R₂一腳接地，電阻R₂并聯有高速開關二極管D₁。

串行雪崩電路3是由雪崩三極管Q₁、雪崩三極管Q₂、雪崩三極管Q₃和雪崩三極管Q₄串聯而成，雪崩三極管Q₄的一腳接地，負載電路4由電容C₁與電阻R_L串聯而成，電阻R_L一腳接地，負載電路4與串行雪崩電路3并聯。

高壓電源1通過電阻R₁與串行雪崩電路3和負載電路4相串聯，高壓電源1的一腳接地。

本實用新型的工作原理：

Q₁至Q₄為雪崩三極管，基射級短接以工作在零電壓模式(觸發級除外)，可提高其擊穿電壓，Q₄為觸發級。靜態時雪崩管均處于臨界雪崩狀態。當觸發脈沖到來時，引發雪崩管發生雪崩擊穿，C₁迅速通過雪崩管回路放電，在負載電路4的電阻R_L上獲得瞬時雪崩電流(電壓)。由于R₁的限流作用，可保證雪崩管不會發生熱擊穿而燒毀，適當減小R₁的值可提高脈沖源的重復頻率，C₂及R₂組成的微分觸發電路2的參數為1nF和800Ω。R_L為50Ω標準負載。C₁為20pF。D₁為高速開關二極管，保證Q₄的發射結不會承受大的反向電壓。單級串行級聯的雪崩管個數可以增加，輸出的窄脈沖幅度會相應地增加，而脈沖寬度不會增加，但是這需要更高的直流高壓電源和具有更大雪崩導通電流的雪崩三極管。目前實驗證實了單級串行級聯的脈沖源電路只需要四個雪崩三極管就可以產生峰峰值約為700伏特、半高寬為3.5納秒的單極性超寬帶脈沖，脈沖的重復頻率可達150KHz。