【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电子电路领域，涉及脉冲发生电路设计，具体提供一种基于雪崩晶体管和marx电路的纳秒级方波脉冲源。
技术介绍
1、脉冲功率技术由于其高功率、短脉宽的特性所带来的特殊而新颖的效果，在核爆炸模拟、受控核聚变、等离子体物理、大功率激光和微波等领域得到了广泛的应用。在过去的几十年里，脉冲功率技术的应用领域得到了很大的扩展，而各种应用需要不同的脉冲特性以达到最佳效果。到目前为止，除了在寻求更高输出脉冲功率和能量方面不断付出巨大努力外，研究人员越来越关注脉冲的上升时间和脉冲平顶等特性，因为适当的平顶可以帮助在允许的脉冲持续时间或二极管阻抗寿命内最大化辐射剂量或微波功率，因此，方形脉冲在许多应用中都很受欢迎，例如超宽带技术更倾向于具有快速上升沿的纳秒级方波脉冲。
2、目前，可使用多种技术或器件来产生方波脉冲，比如通过一个半导体开关对直流稳压源进行开关动作来产生方波脉冲输出，产生的方波的电压受直流稳压源的输出范围限制，输出的方波的上升沿慢，脉宽多为微秒级；再比如基于marx电路与谐振回路产生方波脉冲，通过感和电容组成的正弦振荡回路(lc回路)使marx电路的过阻尼放电(rc放电)波形与lc回路的振荡波形相叠加产生的方波脉冲上升沿及脉宽也较大。此外，较为常用的器件有绝缘栅双极晶体管(igbt)、二极管和雪崩晶体管等；其中，igbt成本较高、易损坏；而雪崩晶体管以其低成本、快速响应时间和低抖动等优点被认为是一种具有潜力的开关器件。为了获得更窄脉宽，更快速上升沿的方波脉冲，本专利技术提出了一种以雪崩晶体管为主要开关器件的基于m
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种基于雪崩晶体管和marx电路的方波脉冲源，用以进一步缩短输出方波的脉宽并减小上升沿时间；本专利技术首先通过rc微分电路对数字触发信号进行整形，由整形后的脉冲信号去触发marx电路，同时，在marx电路最后一级增加负载和一根终端短路的同轴线；最终得到功率损耗小、抖动小、窄脉宽、快速上升沿的方波脉冲；另外，本专利技术方波发生器具有尺寸较小、便于控制的优点，有利于模块化发展。
2、为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：
3、一种基于雪崩晶体管和marx电路的纳秒级方波脉冲源，包括：rc微分电路、雪崩晶体管q1、变压器、n级marx电路及终端短路同轴线；其中，数字触发信号通过rc微分电路输入至雪崩晶体管的基极，雪崩晶体管的集电极连接低电压直流稳压电源，雪崩晶体管的发射极接地；变压器的原边连接于雪崩晶体管的集电极与发射极，变压器的副边连接n级marx电路；n级marx电路的第n级marx电路中雪崩晶体管的集电极引出脉冲源输出端，并在输出端连接负载电阻rl，负载电阻rl另一端连接终端短路同轴线。
4、进一步的，数字触发信号通过rc微分电路、雪崩晶体管q1、变压器及n级marx电路后在产生一个正向脉冲信号，该正向脉冲信号经过终端短路同轴线产生一个反射的反向脉冲信号，该反向脉冲信号与正向脉冲信号叠加，最终在输出端可输出方波信号。
5、进一步的，雪崩晶体管的集电极通过限流电阻r2连接低电压直流稳压电源，变压器的原边与雪崩晶体管的集电极之间连接有电容c2。
6、进一步的，所述rc微分电路由电容c1与电阻r1构成，数字触发信号通过电容c1输入至雪崩晶体管q1的基极，电阻r1一端连接于雪崩晶体管q1的基极、另一端接地。
7、进一步的，所述n级marx电路中，第1级marx电路由雪崩晶体管q2、限流电阻r3、电容c3、限流电阻r4构成，雪崩晶体管q2的集电极通过限流电阻r3连接高电压直流电源电源，雪崩晶体管q2的发射极通过限流电阻r4接地，雪崩晶体管q2的基极与发射极连接变压器的副边，电容c3一端连接雪崩晶体管q2的集电极、另一端接地；
8、第n级marx电路由雪崩晶体管qn+1、限流电阻r2n+1、电容cn+2、限流电阻r2n+2构成，n＝2,3,...,n；雪崩晶体管qn+1的集电极通过限流电阻r2n+1连接高电压直流电源，雪崩晶体管qn+1的发射极与基极相连、并通过限流电阻r2n+2接地，电容cn+2一端连接雪崩晶体管qn+1的集电极、另一端连接雪崩晶体管qn的发射极；220v电源、限流电阻r2n+1、电容cn+2、限流电阻r2(n-1)+2组成第n级marx电路的充电回路。
9、基于上述技术方案，本专利技术的有益效果在于：
10、本专利技术提供一种基于雪崩晶体管和marx电路的纳秒级方波脉冲源，基于marx结构和微分电路输出窄脉宽、快速上升沿的方波脉冲设计；首先，通过rc微分电路先将数字信号整形得到快速响应的触发信号，由整形电路输出的脉冲信号经过雪崩晶体管，作为后级marx电路结构的输入，有效提高脉冲幅值的同时降低脉冲抖动，脉冲产生电路输出的脉冲经过输出端的电阻延长电容放电时间产生平顶；同时，输出信号经输出端的同轴线会产生一反向的反射信号，该反射信号经同轴线的传输产生延迟，其在输出端口与原正向信号叠加后对原正向信号进行截断，同时通过控制同轴线的长度控制方波信号的脉宽，最终得到功率损耗小、窄脉宽、快速上升沿的方波脉冲；另外，本专利技术方波脉冲源具有尺寸较小、便于控制的优点，有利于模块化发展。
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1.一种基于雪崩晶体管和Marx电路的纳秒级方波脉冲源，包括：RC微分电路、雪崩晶体管Q1、变压器、N级Marx电路及终端短路同轴线；其特征在于，数字触发信号通过RC微分电路输入至雪崩晶体管的基极，雪崩晶体管的集电极连接低电压直流稳压电源，雪崩晶体管的发射极接地；变压器的原边连接于雪崩晶体管的集电极与发射极，变压器的副边连接N级Marx电路；N级Marx电路的第N级Marx电路中雪崩晶体管的集电极引出脉冲源输出端，并在输出端连接负载电阻RL，负载电阻RL另一端连接终端短路同轴线。
2.按权利要求1所述基于雪崩晶体管和Marx电路的纳秒级方波脉冲源，其特征在于，数字触发信号通过RC微分电路、雪崩晶体管Q1、变压器及N级Marx电路后产生一个正向脉冲信号，该正向脉冲信号经过终端短路的同轴线产生反射的反向脉冲信号，该反向脉冲信号与正向脉冲信号叠加，最终输出一个方波信号。
3.按权利要求1所述基于雪崩晶体管和Marx电路的纳秒级方波脉冲源，其特征在于，雪崩晶体管的集电极通过限流电阻R2连接低电压直流稳压电源，变压器的原边与雪崩晶体管的集电极之间连接有电容C2。p>
4.按权利要求1所述基于雪崩晶体管和Marx电路的纳秒级方波脉冲源，其特征在于，所述RC微分电路由电容C1与电阻R1构成，数字触发信号通过电容C1输入至雪崩晶体管Q1的基极，电阻R1一端连接于雪崩晶体管Q1的基极、另一端接地。
5.按权利要求1所述基于雪崩晶体管和Marx电路的纳秒级方波脉冲源，其特征在于，所述N级Marx电路中，第1级Marx电路由雪崩晶体管Q2、限流电阻R3、电容C3、限流电阻R4构成，雪崩晶体管Q2的集电极通过限流电阻R3连接高电压直流电源电源，雪崩晶体管Q2的发射极通过限流电阻R4接地，雪崩晶体管Q2的基极与发射极连接变压器的副边，电容C3一端连接雪崩晶体管Q2的集电极、另一端接地；
...【技术特征摘要】
1.一种基于雪崩晶体管和marx电路的纳秒级方波脉冲源，包括：rc微分电路、雪崩晶体管q1、变压器、n级marx电路及终端短路同轴线；其特征在于，数字触发信号通过rc微分电路输入至雪崩晶体管的基极，雪崩晶体管的集电极连接低电压直流稳压电源，雪崩晶体管的发射极接地；变压器的原边连接于雪崩晶体管的集电极与发射极，变压器的副边连接n级marx电路；n级marx电路的第n级marx电路中雪崩晶体管的集电极引出脉冲源输出端，并在输出端连接负载电阻rl，负载电阻rl另一端连接终端短路同轴线。
2.按权利要求1所述基于雪崩晶体管和marx电路的纳秒级方波脉冲源，其特征在于，数字触发信号通过rc微分电路、雪崩晶体管q1、变压器及n级marx电路后产生一个正向脉冲信号，该正向脉冲信号经过终端短路的同轴线产生反射的反向脉冲信号，该反向脉冲信号与正向脉冲信号叠加，最终输出一个方波信号。
3.按权利要求1...
【专利技术属性】
技术研发人员：蔡欣宇，杨宏春，李杨，熊庆，王礼，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：
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