[發(fā)明專(zhuān)利]使用納秒脈沖的任意波形生成

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201880069217.4
• 申請(qǐng)日: 2018-08-27
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111264032B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-08-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 迪麥西·M·津巴;肯尼斯·E·米勒;約翰·G·卡斯凱德;艾麗亞·斯勞伯道夫
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 鷹港科技有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): H03K3/01
• 分類(lèi)號(hào): H03K3/01;H03K3/017;H03K3/57;H03K3/72;H03K17/56;H03K7/08
• 代理公司: 上海君立衡知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 31389
• 代理人: 黃慶

一些實(shí)施例可包括高壓波形發(fā)生器，該高壓波形發(fā)生器包括發(fā)生器電感器；高壓納秒脈沖發(fā)生器，其具有一個(gè)或多個(gè)與該發(fā)生器電感器電耦合和/或電感耦合的固態(tài)開(kāi)關(guān)，該高壓納秒脈沖發(fā)生器被配置為產(chǎn)生具有脈沖串周期的脈沖串，該脈沖串包括具有不同脈沖寬度的多個(gè)脈沖；以及負(fù)載，與高壓納秒脈沖發(fā)生器、發(fā)生器電感器和發(fā)生器電容器電耦合和/或電感耦合，負(fù)載兩端的電壓具有輸出脈沖，該輸出脈沖的脈沖寬度基本等于脈沖串周期，并且負(fù)載兩端的電壓以基本上與多個(gè)脈沖的脈沖寬度成比例的方式變化。

背景技術(shù)

產(chǎn)生具有快速上升時(shí)間和/或快速下降時(shí)間的高壓脈沖是具有挑戰(zhàn)性的。例如，為了實(shí)現(xiàn)高電壓脈沖(例如，大于約5kV)的快速上升時(shí)間和/或快速下降時(shí)間(例如，小于大約50ns)，脈沖上升和/或下降的斜率必須非常陡峭(例如，大于10¹¹V/s)。這種陡峭的上升時(shí)間和/或下降時(shí)間很難產(chǎn)生，特別是在驅(qū)動(dòng)具有高電容的負(fù)載的電路中。這樣的脈沖尤其難以通過(guò)使用標(biāo)準(zhǔn)的電氣組件而產(chǎn)生；和/或難以產(chǎn)生具有可變的脈沖寬度、電壓和重復(fù)率的脈沖；和/或在具有電容性負(fù)載(例如等離子體)的應(yīng)用中難以產(chǎn)生這種脈沖。

發(fā)明內(nèi)容

一些實(shí)施例可以包括高壓波形發(fā)生器，該高壓波形發(fā)生器包括：發(fā)生器電感器；高壓納秒脈沖發(fā)生器，與所述發(fā)生器電感器電耦合和/或電感耦合，所述高壓納秒脈沖發(fā)生器被配置為通過(guò)以下對(duì)所述發(fā)生器電感器進(jìn)行充電：第一脈沖串(pulse burst)，包括第一多個(gè)高壓脈沖，所述第一多個(gè)脈沖中的每個(gè)脈沖具有脈沖寬度，所述第一脈沖串具有第一脈沖串周期；以及第二脈沖串，包括第二多個(gè)高壓脈沖，所述第二多個(gè)脈沖中的每個(gè)脈沖具有脈沖寬度，所述第二脈沖串具有第二脈沖串周期；以及與納秒脈沖發(fā)生器和發(fā)生器電感器耦合的等離子體，所述等離子體兩端的電壓根據(jù)以下變化：具有第一輸出脈沖寬度和第一輸出電壓的第一等離子體脈沖，所述第一輸出脈沖寬度基本上等于所述第一脈沖串周期并且所述第一輸出電壓基本上與所述第一多個(gè)脈沖中的每個(gè)脈沖的脈沖寬度成比例；以及具有第二輸出脈沖寬度和第二輸出電壓的第二等離子體脈沖，所述第二輸出脈沖寬度基本上等于所述第二脈沖串周期，并且所述第二輸出電壓基本上與所述第二多個(gè)脈沖中的每個(gè)脈沖的脈沖寬度成比例。

在一些實(shí)施例中，所述第一脈沖串和所述第二脈沖串中的任一個(gè)或兩個(gè)具有大于500V的幅值。在一些實(shí)施例中，所述第一等離子體脈沖和所述第二等離子體脈沖中的任一個(gè)或兩個(gè)具有大于500V的幅值。

在一些實(shí)施例中，所述第二脈沖串的幅值與所述第一脈沖串的幅值不同。在一些實(shí)施例中，所述第一多個(gè)高壓脈沖中的一個(gè)或多個(gè)脈沖的幅值與其他的所述第一多個(gè)高壓脈沖中的一個(gè)或多個(gè)脈沖的幅值不同。在一些實(shí)施例中，所述第一等離子體脈沖的電壓不同于所述第二等離子體脈沖的電壓。

在一些實(shí)施例中，高壓波形發(fā)生器可包括下拉電阻，所述下拉電阻與所述發(fā)生器電感器和所述高壓納秒脈沖發(fā)生器電耦合和/或電感耦合。在一些實(shí)施例中，高壓波形發(fā)生器可包括變壓器。

在一些實(shí)施例中，所述第一脈沖串周期和/或所述第二脈沖串周期小于約50ms。在一些實(shí)施例中，所述第一等離子體脈沖和所述第二等離子體脈沖中的任一個(gè)或兩個(gè)在所述等離子體內(nèi)建立電勢(shì)。

在一些實(shí)施例中，所述第一等離子體脈沖和所述第二等離子體脈沖中的任一個(gè)或兩個(gè)都加速所述等離子體內(nèi)的離子。在一些實(shí)施例中，所述第一多個(gè)脈沖和/或所述第二多個(gè)脈沖中的任一或兩者具有大于約50kHz的頻率。在一些實(shí)施例中，所述第一多個(gè)脈沖中的至少一個(gè)脈沖具有小于500ns的脈沖寬度和/或所述第二多個(gè)脈沖中的至少一個(gè)脈沖具有小于500ns的脈沖寬度。

在一些實(shí)施例中，所述發(fā)生器電感器包括雜散電感。在一些實(shí)施例中，所述發(fā)生器電感器具有小于約20μH的電感。在一些實(shí)施例中，所述峰值輸出功率大于10kW。在一些實(shí)施例中，所述等離子體本質(zhì)上基本是電容性的。