[發(fā)明專利]一種基于前級預觸發(fā)的高重頻快脈沖產(chǎn)生電路及方法

在審

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• 申請日: 2023-02-27
• 公開（公告）號: CN116208123A
• 公開（公告）日: 2023-06-02
• 發(fā)明（設計）人: 田爽;張嵐琦;謝彥召;仇楊鑫
• 申請（專利權）人: 西安熱工研究院有限公司;西安交通大學;華能集團技術創(chuàng)新中心有限公司
• 主分類號: H03K3/011
• 分類號: H03K3/011;H03K3/335;H03K3/57
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 賀小停

本發(fā)明公開一種基于前級預觸發(fā)的高重頻快脈沖產(chǎn)生電路及方法，脈沖產(chǎn)生電路包括若干級充電電容組成的Marx電路，各級充電電容間設有功率開關，每級充電電容的回路上設有兩組隔離電阻與隔離磁珠，首級為外觸發(fā)級，功率開關通過外部輸入脈沖經(jīng)觸發(fā)電路陡化后控制，前級電路為預觸發(fā)級，中間級為集電極過電壓導通級，末級為負載單元。該脈沖產(chǎn)生電路可有效降低前級雪崩三極管的發(fā)熱現(xiàn)象，提升脈沖源重頻上限。

技術領域

本發(fā)明屬于脈沖發(fā)生電路領域，具體涉及一種基于前級預觸發(fā)的高重頻快脈沖產(chǎn)生電路及方法。

背景技術

超寬帶電磁環(huán)境具有頻譜范圍寬、脈沖上升時間和持續(xù)時間短等特性，在有意電磁干擾研究中，超寬帶電磁脈沖易耦合至電子設備，高重頻條件下不僅干擾發(fā)生概率增大，且通過能量累積可能引起更顯著的干擾甚至損傷效應。超寬帶電磁輻射源主要由亞納秒脈沖源、超寬帶輻射天線和相關配套設備組成，可向自由空間輻射產(chǎn)生超寬帶電磁脈沖，并用于模擬超寬帶電磁輻射環(huán)境。高重頻亞納秒脈沖源是其核心部件之一，通過功率開關器件對能量進行壓縮，產(chǎn)生快前沿、短脈寬、高幅值、高重頻脈沖，通過功率合成后由超寬帶天線進行輻射。

目前用于超寬帶輻射系統(tǒng)的脈沖功率源主要采用雪崩三極管(avalanchebipolar?junction?transistor，簡稱ABJT)作為功率開關器件。雪崩三極管具有開關速度快、擊穿電壓高、通流能力強、導通電阻低等特點，在脈沖功率領域作為開關器件使用時利用其雪崩效應可產(chǎn)生高壓短脈沖，脈沖前沿可達百皮秒量級。

Marx電路，也稱Marx發(fā)生器，是脈沖功率技術中常用的脈沖產(chǎn)生電路用于產(chǎn)生快前沿、高幅值的電脈沖。其基本原理如下：在外部觸發(fā)信號到來前，雪崩管維持截止狀態(tài)，通過電阻及電感構成的隔離回路對各級并聯(lián)電容進行充電，當充電完成后，外部施加觸發(fā)信號于首級雪崩管，首級雪崩管導通后首級充電電容開始放電形成過電壓，第二級雪崩管在該過電壓下導通第二級充電電容開始放電，進而形成更高幅值的過電壓，依此類推直至最后一級雪崩管導通，在負載上形成高幅值亞納秒脈沖。對于超寬帶輻射系統(tǒng)的脈沖功率源通常要求脈寬在1ns左右，采用欠電荷充電法進行實現(xiàn)。其特點是通過大幅減小級間電容值，使得級間電容儲存的電荷僅能維持到下一級或幾級雪崩管導通，因此是一種自行截止、弱反射的工作方式；但欠電荷充電法由于級間電容儲存電荷降低，導致前級雪崩三極管導通后引起的過電壓幅值及陡度不足，前級雪崩三極管導通速度也因此降低，在脈沖形成過程中呈現(xiàn)慢導通狀態(tài)，其動態(tài)電阻增加導致發(fā)熱增加，尤其在高重頻輸出模式下發(fā)熱嚴重，是限制脈沖源重頻提升的重要因素。

發(fā)明內(nèi)容

為解決現(xiàn)有技術存在的問題，本發(fā)明提供一種基于前級預觸發(fā)的高幅值高重頻亞納秒脈沖產(chǎn)生電路及方法，該脈沖產(chǎn)生電路可有效降低前級雪崩三極管的發(fā)熱現(xiàn)象，提升脈沖源重頻上限。

本發(fā)明的具體技術方案如下：

一種基于前級預觸發(fā)的高重頻快脈沖產(chǎn)生電路，包括若干級充電電容組成的Marx電路，各級充電電容間設有功率開關，每級充電電容的回路上設有兩組隔離電阻與隔離磁珠，首級為外觸發(fā)級，功率開關通過外部輸入脈沖經(jīng)觸發(fā)電路陡化后控制，前級電路為預觸發(fā)級，中間級為集電極過電壓導通級，末級為負載單元。

作為本發(fā)明的進一步改進，所述Marx電路首端設置與負載單元等值的電阻，末端設置峰化電容。

功率開關采用型號為FMMT417型的雪崩三極管。