[实用新型]基于单级雪崩三级管串行级联的纳秒脉冲源

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种纳秒脉冲源，特别涉及一种基于单级雪崩三级管串行级联的纳秒脉冲源。

背景技术

目前，在超宽带探测领域，对大幅度、纳秒宽度的时域脉冲信号的需求越来越迫切。超宽带雷达系统中多以雪崩三极管作为电路核心器件来获得探测脉冲，脉冲源的结构通常是将雪崩三极管接成类似于Marx发生器的形式，可实现电容的并联充电，串联放电，它具有供电电压低、脉冲幅度大的优点。但是需要级联的三极管数目较大，对各个雪崩三极管的性能一致性要求极高，各雪崩管同时触发难以保证；基于单级雪崩三极管串行级联的电路结构产生的超宽带窄脉冲重复频率高、频率稳定度高、波形稳定度高，特别适合于脉冲探地雷达的应用要求。

发明内容

本实用新型的目的是为了实现对大幅度窄脉冲信号的产生而提供的一种基于单级雪崩三级管串行级联的纳秒脉冲源。

为了解决上述问题本实用新型提供的基于单级雪崩三级管串行级联的纳秒脉冲源是由高压电源、微分触发电路、串行雪崩电路、负载电路组成，高压电源为串行雪崩电路提供雪崩需要的高电压，输出电压0-3000V可调。微分触发电路是触发方波的输入端，控制脉冲重复产生的频率。串行雪崩电路是在雪崩三极管基本电路基础上，单个雪崩三极管基射级短接工作在零电压模式(触发级除外)，整体采用四级串行级联方式，在负载电路上实现大幅度纳秒级脉冲的产生。

微分触发电路与串行雪崩电路相串联，微分触发电路是由电容和电阻串联而成，电阻一脚接地，电阻并联有高速开关二极管。

串行雪崩电路是由数个雪崩三极管串联而成，最后一个雪崩三极管的一脚接地，负载电路由电容与电阻串联而成，负载电路的电阻一脚接地，负载电路与串行雪崩电路并联。

高压电源通过电阻与串行雪崩电路和负载电路相串联，电源的一脚接地。

本实用新型的有益效果为：基于单级雪崩三极管串行级联电路产生的超宽带窄脉冲具有高的重复频率、高的频率稳定度、高的波形稳定度，这对脉冲探地雷达系统来说是非常关键的，而且工作于雪崩导通状态的三极管属于非稳态电路，多级雪崩电路对雪崩三极管的一致性要求很高，很难找到性能完全一致的雪崩三极管，产生的窄脉冲频率和波形的稳定度低，单级雪崩三极管串行级联电路分布参数较小、从结构上保证了瞬时雪崩电流只有一个通路，应用于脉冲探地雷达系统，完全能够满足系统对大幅度、高稳定性、纳秒级窄脉冲信号的要求。

附图说明

图1为本实用新型方框示意图。

图2为本实用新型电路原理图。

1、高压电源  2、微分触发电路  3、串行雪崩电路  4、负载电路。

具体实施方式

请参阅图1、图2所示：本实用新型是由高压电源1、微分触发电路2、串行雪崩电路3、负载电路4组成，高压电源1为串行雪崩电路3提供雪崩需要的高电压，输出电压V_CC为0-3000V可调。微分触发电路2是触发方波的输入端，控制脉冲重复产生的频率。串行雪崩电路3是在雪崩三极管基本电路基础上，单个雪崩三极管基射级短接工作在零电压模式(触发级除外)，整体采用四级串行级联方式，在负载电路4上实现大幅度纳秒级脉冲的产生。

微分触发电路2与串行雪崩电路3相串联，微分触发电路2是由电容C₂和电阻R₂串联而成，电阻R₂一脚接地，电阻R₂并联有高速开关二极管D₁。

串行雪崩电路3是由雪崩三极管Q₁、雪崩三极管Q₂、雪崩三极管Q₃和雪崩三极管Q₄串联而成，雪崩三极管Q₄的一脚接地，负载电路4由电容C₁与电阻R_L串联而成，电阻R_L一脚接地，负载电路4与串行雪崩电路3并联。

高压电源1通过电阻R₁与串行雪崩电路3和负载电路4相串联，高压电源1的一脚接地。

本实用新型的工作原理：

Q₁至Q₄为雪崩三极管，基射级短接以工作在零电压模式(触发级除外)，可提高其击穿电压，Q₄为触发级。静态时雪崩管均处于临界雪崩状态。当触发脉冲到来时，引发雪崩管发生雪崩击穿，C₁迅速通过雪崩管回路放电，在负载电路4的电阻R_L上获得瞬时雪崩电流(电压)。由于R₁的限流作用，可保证雪崩管不会发生热击穿而烧毁，适当减小R₁的值可提高脉冲源的重复频率，C₂及R₂组成的微分触发电路2的参数为1nF和800Ω。R_L为50Ω标准负载。C₁为20pF。D₁为高速开关二极管，保证Q₄的发射结不会承受大的反向电压。单级串行级联的雪崩管个数可以增加，输出的窄脉冲幅度会相应地增加，而脉冲宽度不会增加，但是这需要更高的直流高压电源和具有更大雪崩导通电流的雪崩三极管。目前实验证实了单级串行级联的脉冲源电路只需要四个雪崩三极管就可以产生峰峰值约为700伏特、半高宽为3.5纳秒的单极性超宽带脉冲，脉冲的重复频率可达150KHz。