[發(fā)明專利]基于雪崩管并聯(lián)遞增結(jié)構(gòu)的高幅值高重頻亞納秒脈沖源

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202310109759.2
• 申請日: 2023-02-13
• 公開（公告）號: CN116111986A
• 公開（公告）日: 2023-05-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 謝彥召;楊宇;仇楊鑫;王紹飛;王異凡;鄭一鳴;張?zhí)癫?/a>;曾明全;龔金龍
• 申請（專利權(quán)）人: 西安交通大學(xué);國網(wǎng)浙江省電力有限公司電力科學(xué)研究院
• 主分類號: H03K3/335
• 分類號: H03K3/335;H03K3/011
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 張宇鴿

本發(fā)明公開了一種基于雪崩管并聯(lián)遞增結(jié)構(gòu)的高幅值高重頻亞納秒脈沖源，包括：將第一微帶線Tsubgt;1/subgt;、充電電容Csubgt;1/subgt;、第二微帶線Tsubgt;2/subgt;和雪崩三極管Qsubgt;1/subgt;依次進行連接；雪崩三極管Qsubgt;1/subgt;連接第三微帶線Tsubgt;3/subgt;；第三微帶線Tsubgt;3/subgt;、充電電容Csubgt;2/subgt;、第四微帶線Tsubgt;4/subgt;和雪崩三極管Qsubgt;2/subgt;依次進行連接；充電電容Csubgt;2/subgt;和充電電容Csubgt;1/subgt;分別與電源Esubgt;c/subgt;連接。本發(fā)明通過雪崩三級管并聯(lián)遞增結(jié)構(gòu)的使用，在盡可能減小了微帶線寬度增加對輸出脈沖波形的不利影響的情況下，有效地增大了高幅值脈沖源的通流能力。而且雪崩管并聯(lián)遞增結(jié)構(gòu)減小了雪崩管的使用個數(shù)，節(jié)約了成本。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電磁脈沖技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種基于雪崩管并聯(lián)遞增結(jié)構(gòu)的高幅值高重頻亞納秒脈沖源。

背景技術(shù)

亞納秒脈沖具有上升時間快、脈沖持續(xù)時間短、頻譜覆蓋范圍寬等特點，被廣泛應(yīng)用于超寬帶雷達(dá)、超寬帶通信、有意電磁干擾等領(lǐng)域。超寬帶輻射電場的幅值與亞納秒激勵脈沖的陡度成正相關(guān)，因此，應(yīng)盡量提高脈沖源的輸出脈沖幅值并減小其脈沖上升時間。在實際應(yīng)用中，脈沖重復(fù)頻率也是脈沖源的重要參數(shù)指標(biāo)，比如在有意電磁干擾應(yīng)用中，高重頻脈沖作用下，電子系統(tǒng)更容易被干擾，甚至造成損傷。

目前，亞納秒脈沖源電路采用的快速開關(guān)主要分為氣體開關(guān)和半導(dǎo)體開關(guān)兩種。與基于氣體開關(guān)的脈沖源相比，半導(dǎo)體開關(guān)脈沖源具有脈沖重復(fù)頻率高、波形穩(wěn)定度高、體積和重量小等優(yōu)點，但受限于半導(dǎo)體開關(guān)器件的功率容量，其輸出功率往往較小。雪崩三極管作為一種常見的半導(dǎo)體開關(guān)器件具有易于級聯(lián)，開關(guān)速度快，壽命長，低抖動等優(yōu)點。因此，自雪崩三極管問世以來，國內(nèi)外很多學(xué)者都開展了基于雪崩三極管納秒或亞納秒脈沖源的研究工作，設(shè)計研制的脈沖源已被應(yīng)用于多個研究領(lǐng)域。

Marx電路結(jié)構(gòu)常被用在雪崩管脈沖源中，其工作原理為電容并聯(lián)充電，串聯(lián)放電。為提高輸出脈沖源的峰值功率，需提高Marx電路級數(shù)，這就使得脈沖源的物理尺寸隨之增加，甚至與輸出脈沖的電長度相比擬。此時，需將脈沖源電路看作一個分布參數(shù)電路，考慮PCB電路板參數(shù)對輸出脈沖波形的影響。此外，隨著脈沖幅值增加，流經(jīng)Marx電路上各級雪崩管的脈沖電流也隨之增加。而雪崩管耐受電流能力有限(20ns脈寬的電流作用下，其耐受電流峰值為60A)，當(dāng)輸出脈沖幅值過高，雪崩管上流過的電流可能會超過其耐流能力，使得脈沖源損壞，這也是限制雪崩管輸出脈沖峰值功率的重要原因之一。因此，有必要提高雪崩管脈沖源的通流能力。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)中輸出脈沖幅值過高，雪崩管上流過的電流可能會超過其耐流能力，使得脈沖源損壞的問題，提供一種基于雪崩管并聯(lián)遞增結(jié)構(gòu)的高幅值高重頻亞納秒脈沖源。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案予以實現(xiàn)：

基于雪崩管并聯(lián)遞增結(jié)構(gòu)的高幅值高重頻亞納秒脈沖源，包括：脈沖觸發(fā)單元和電源E_c；

脈沖觸發(fā)單元包括首級脈沖觸發(fā)單元、中間脈沖觸發(fā)單元和末級脈沖觸發(fā)單元；首級脈沖觸發(fā)單元、中間脈沖觸發(fā)單元和末級脈沖觸發(fā)單元依次連接，中間脈沖觸發(fā)單元為若干個；電源E_c分別與首級脈沖觸發(fā)單元、中間脈沖觸發(fā)單元和末級脈沖觸發(fā)單元連接進行供電；首級脈沖觸發(fā)單元外接控制信號源，接收控制信號；首級脈沖觸發(fā)單元提供脈沖電壓至中間脈沖觸發(fā)單元和末級脈沖觸發(fā)單元，中間脈沖觸發(fā)單元的脈沖電壓與前一個脈沖觸發(fā)單元的脈沖電壓相疊加傳遞至下一脈沖觸發(fā)單元；末級脈沖觸發(fā)單元外接一個微帶線，微帶線外接電阻R_L，電阻R_L接地；