一種脈寬和輸出阻抗可調(diào)的納秒脈沖電源的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及模擬電子及電力電子領(lǐng)域，特別是涉及一種脈寬和輸出阻抗可調(diào)的納秒脈沖電源。
【背景技術(shù)】
[0002]Blumlein型脈沖形成線的概念是A.D.Blumlein于1948年提出的，又稱雙形成線。相對于單形成線，它可以獲得幅值等于充電電壓的脈沖，而單形成線只能獲得幅值等于充電電壓一半的脈沖。Blumlein型脈沖形成線分為雙傳輸線型(如圖1A所示)和緊湊型(如圖1B所示)兩種?，F(xiàn)有技術(shù)的Blumlein型脈沖形成線電源多采用緊湊型Blumlein型脈沖形成線，例如公開號(hào)CN102931948的專利，公開了一種氣體開關(guān)與緊湊型Blumlein傳型脈沖形成線的高壓亞納秒脈沖源。該脈沖源采用氣體開關(guān)和特殊設(shè)計(jì)的緊湊型Blumlein型脈沖形成線產(chǎn)生了 300kV亞納秒級脈沖。由于該設(shè)計(jì)采用氣體開關(guān)，所以放電脈沖頻率不會(huì)很高，另外形成線的長度和阻抗不可調(diào)，這也是緊湊型Blumlein型脈沖形成線的缺點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，而提供一種新型結(jié)構(gòu)的脈寬和輸出阻抗可調(diào)的納秒脈沖電源，所要解決的技術(shù)問題是使其采用雙傳輸線型Blumlein型脈沖形成線，并采用金屬-氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(Metal-Oxide-SemiconductorField-Effect Transistor, M0SFET)作為高速開關(guān)，形成脈沖電源，通過采用BNC或SMA作為形成線與脈沖發(fā)生電路的電路板的接口，改變脈沖發(fā)生電路中形成線的長度實(shí)現(xiàn)脈沖電源輸出脈寬任意可調(diào)，通過并聯(lián)多根Blumlein型脈沖形成線實(shí)現(xiàn)脈沖電源輸出阻抗可調(diào)，通過MOSFET多個(gè)串聯(lián)實(shí)現(xiàn)納秒級脈沖輸出。
[0004]本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題是采用以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的。依據(jù)本發(fā)明提出的一種脈寬和輸出阻抗可調(diào)的納秒脈沖電源，其包括:直流電源、脈沖發(fā)生電路、驅(qū)動(dòng)電路及觸發(fā)電路；所述脈沖發(fā)生電路包括=Blumlein型脈沖形成線、MOSFET及負(fù)載，所述Blumlein型脈沖形成線包括第一傳輸線及第二傳輸線，所述第一傳輸線與所述第二傳輸線為同軸線，且所述第一傳輸線一端的內(nèi)導(dǎo)體與所述第二傳輸線一端的內(nèi)導(dǎo)體連接，所述負(fù)載連接在所述第二傳輸線該端的外導(dǎo)體與接地點(diǎn)之間，所述MOSFET通過源極及漏極連接在所述第一傳輸線另一端的內(nèi)導(dǎo)體與外導(dǎo)體之間；所述直流電源與所述第一傳輸線另一端的內(nèi)導(dǎo)體連接，所述觸發(fā)電路的輸入端與信號(hào)發(fā)生器連接，所述觸發(fā)電路的輸出端與所述驅(qū)動(dòng)電路的輸入端連接，所述驅(qū)動(dòng)電路的輸出端與所述MOSFET的柵極連接；其中所述第一傳輸線與所述第二傳輸線的兩端是分別通過BNC或SMA接口與脈沖發(fā)生電路的電路板連接，從而與所述電路板上的所述MOSFET及所述負(fù)載連接形成所述脈沖發(fā)生電路。
[0005]本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題還可采用以下技術(shù)措施進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)。
[0006]前述的一種脈寬和輸出阻抗可調(diào)的納秒脈沖電源，其中所述脈沖發(fā)生電路還包括限流電阻，所述限流電阻連接在所述直流電源與所述第一傳輸線另一端的內(nèi)導(dǎo)體之間。
[0007]前述的一種脈寬和輸出阻抗可調(diào)的納秒脈沖電源，其中在所述第一傳輸線另一端的內(nèi)導(dǎo)體與外導(dǎo)體之間連接有多個(gè)串聯(lián)的MOSFET。
[0008]前述的一種脈寬和輸出阻抗可調(diào)的納秒脈沖電源，其中在所述脈沖發(fā)生電路中并聯(lián)有兩根以上所述Blumlein型脈沖形成線，其中兩根以上所述第一傳輸線的內(nèi)導(dǎo)體及外導(dǎo)體分別并聯(lián)，兩根以上所述第二傳輸線的內(nèi)導(dǎo)體及外導(dǎo)體分別并聯(lián)，并且在兩根以上并聯(lián)的所述第一傳輸線的內(nèi)導(dǎo)體與兩根以上并聯(lián)的所述第二傳輸線的內(nèi)導(dǎo)體連接的一端，兩根以上并聯(lián)的所述第一傳輸線的外導(dǎo)體與兩根以上并聯(lián)的所述第二傳輸線的外導(dǎo)體連接。
[0009]前述的一種脈寬和輸出阻抗可調(diào)的納秒脈沖電源，其中所述的
[0010]前述的一種脈寬和輸出阻抗可調(diào)的納秒脈沖電源，其中所述驅(qū)動(dòng)電路包括:光耦合器、DC-DC變換器及MOSFET驅(qū)動(dòng)芯片，所述光耦合器的輸入端與所述觸發(fā)電路的輸出端連接，所述光耦合器的輸出端與所述MOSFET驅(qū)動(dòng)芯片的輸入端連接，所述MOSFET驅(qū)動(dòng)芯片的輸出端與所述MOSFET的柵極連接，所述MOSFET驅(qū)動(dòng)芯片通過所述DC-DC變換器與電源連接。
[0011]前述的一種脈寬和輸出阻抗可調(diào)的納秒脈沖電源，其中所述光耦合器采用HCPL316，所述MOSFET驅(qū)動(dòng)芯片采用IXDN430。
[0012]前述的一種脈寬和輸出阻抗可調(diào)的納秒脈沖電源，其中所述觸發(fā)電路包括555芯片及單穩(wěn)觸發(fā)芯片，所述555芯片的I引腳接地，2引腳與所述信號(hào)發(fā)生器連接，3引腳與所述單穩(wěn)觸發(fā)芯片連接，5引腳接通過第一電容接地，6引腳通過第二電容接地，7引腳通過第一電阻與電源連接，4引腳接與8引腳分別與電源連接，所述單穩(wěn)觸發(fā)芯片的輸出端與所述驅(qū)動(dòng)電路的輸入端連接。
[0013]前述的一種脈寬和輸出阻抗可調(diào)的納秒脈沖電源，其中所述單穩(wěn)觸發(fā)芯片采用74HC123，所述74HC123的I引腳、4引腳及6引腳接地，2引腳與所述555芯片的3引腳連接，3引腳通過第二電阻與電源連接，5引腳與所述驅(qū)動(dòng)電路的輸入端連接，7引腳通過第三電容接地，8引腳與電源連接，并通過第三電阻及所述第三電容接地。
[0014]借由上述技術(shù)方案，本發(fā)明一種脈寬和輸出阻抗可調(diào)的納秒脈沖電源至少具有下列優(yōu)點(diǎn)及有益效果:本發(fā)明相比于現(xiàn)有的Blumlein型脈沖形成線電源，可以輸出更高頻率納秒級脈沖，并且其電源輸出阻抗可調(diào)，輸出脈寬可調(diào)。
[0015]上述說明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段，而可依照說明書的內(nèi)容予以實(shí)施，并且為了讓本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更明顯易懂，以下特舉較佳實(shí)施例，并配合附圖，詳細(xì)說明如下。
【附圖說明】
[0016]圖1A是采用雙傳輸線型Blumlein型脈沖形成線的脈沖發(fā)生電路的示意圖。
[0017]圖1B是采用緊湊型Blumlein型脈沖形成線的脈沖發(fā)生電路的示意圖。
[0018]圖2是本發(fā)明脈寬和輸出阻抗可調(diào)的納秒脈沖電源的組成結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖3A是本發(fā)明脈沖發(fā)生電路的一較佳實(shí)施例的原理圖。
[0020]圖3B是本發(fā)明脈沖發(fā)生電路的另一較佳實(shí)施例的原理圖。
[0021]圖4A是圖3A的脈沖發(fā)生電路的PCB電路板的示意圖。
[0022]圖4B是圖3B的脈沖發(fā)生電路的PCB電路板的示意圖。
[0023]圖5是本發(fā)明驅(qū)動(dòng)電路的一較佳實(shí)施例的示意圖。
[0024]圖6是本發(fā)明觸發(fā)電路的一較佳實(shí)施例的示意圖。
[0025]圖7是本發(fā)明脈寬和輸出阻抗可調(diào)的納秒脈沖電源輸出的納秒級脈沖的波形圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026]為更進(jìn)一步闡述本發(fā)明為達(dá)成預(yù)定發(fā)明目的所采取的技術(shù)手段及功效，以下結(jié)合附圖及較佳實(shí)施例，對依據(jù)本發(fā)明提出的一種脈寬和輸出阻抗可調(diào)的納秒脈沖電源其【具體實(shí)施方式】、結(jié)構(gòu)、特征及其功效，詳細(xì)說明如后。
[0027]本發(fā)明是利用MOSFET快開關(guān)與雙傳輸線型Blumlein型脈沖形成線形成納秒脈沖電源。請參閱圖2及圖3A所示，圖2是本發(fā)明脈寬和輸出阻抗可調(diào)的納秒脈沖電源的組成結(jié)構(gòu)示意圖。圖3A是本發(fā)明脈沖發(fā)生電路的一較佳實(shí)施例的原理圖。本發(fā)明脈寬和輸出阻抗可調(diào)的納秒脈沖電源主要由直流電源1、脈沖發(fā)生電路2、驅(qū)動(dòng)電路3和觸發(fā)電路4組成。由信號(hào)發(fā)生器5外觸發(fā)輸出脈沖信號(hào)。其中脈沖發(fā)生電路2主要由Blumlein型脈沖形成線、MOSFET和負(fù)載RL組成，Blumlein型脈沖形成線包括第一傳輸線Tl和第二傳輸線T2，第一傳輸線Tl與第二傳輸線T2為同軸線，第一傳輸線Tl 一端的內(nèi)導(dǎo)體與第二傳輸線T2 一端的內(nèi)導(dǎo)體連接，負(fù)載RL連接在第二傳輸線T2該端的外導(dǎo)體與接地點(diǎn)之間，MOSFET通過源極及漏極連接在第一傳輸線Tl另一端的內(nèi)導(dǎo)體與外導(dǎo)體之間。直流電源I與第一傳輸線Tl另一端的內(nèi)導(dǎo)體連接，觸發(fā)電路4的輸入端與信號(hào)發(fā)生器5連接，觸發(fā)電路4的輸出端與驅(qū)動(dòng)電路3的輸入端連接，驅(qū)動(dòng)電路3的輸出端與MOSFET的柵極連接。如圖2A所示，脈沖發(fā)生電路2還包括限流電阻R0，限流電阻RO連接在直流電源I與第一傳輸線Tl另一端的內(nèi)導(dǎo)體之間。在脈沖發(fā)生電路2的第一傳輸線Tl另一端的內(nèi)導(dǎo)體與外導(dǎo)體之間連接有多個(gè)串聯(lián)的M0SFET。直流電源I經(jīng)過限流電阻RO給Blumlein型脈沖形成線的第一傳輸線Tl和第一傳輸線T2充電到設(shè)定電壓，MOSFET在幾十納秒內(nèi)快速導(dǎo)通，通過Blumlein型脈沖形成線在負(fù)載RL上得到納秒級具有一定寬度的上升脈沖，在形成脈沖后，直流電源I還來不及再給第一傳輸線Tl和第一傳輸線T2充電。
[0028]請參閱圖4A所示，是圖3A的脈沖發(fā)生電路的PCB電路板的示意圖。Blumlein型脈沖形成線的第一傳輸線Tl和第二傳輸線T2的兩端分別為BNC或SMA接口，在脈沖發(fā)生電路的