一種提高微帶型快沿雙指數(shù)脈沖源輸出功率的裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種提高微帶型快沿雙指數(shù)脈沖源輸出功率的裝置，涉及微波電子【技術(shù)領(lǐng)域】。包括同步觸發(fā)電路、第一脈沖源、第二脈沖源和功率合成器，同步觸發(fā)電路的輸出端分別與第一脈沖源和第二脈沖源的輸入端連接，功率合成器為帶有兩路信號傳輸線路的基片，信號傳輸線路為設(shè)在基片上的兩條相同對稱布置的微帶線，兩路微帶線帶有共同的輸出端，第一脈沖源和第二脈沖源也設(shè)在所述基片上，其輸出端分別與兩路微帶線各自的輸入端連接，兩路微帶線與脈沖源、共同的輸出端的阻抗均匹配，微帶線由從輸入端到輸出端首尾相互連接且阻抗值依次變大的多節(jié)分線體組成，所述兩條微帶線之間還設(shè)有隔離電阻。該裝置實(shí)現(xiàn)了兩路合成信號線路的高隔離高效率低反射的合成。
【專利說明】一種提高微帶型快沿雙指數(shù)脈沖源輸出功率的裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本實(shí)用新型涉及微波電子【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]在電磁兼容試驗(yàn)中，需要研制脈沖源來模擬干擾源，并以此來評估設(shè)備或者器件的電磁脈沖抗擾度或敏感性，脈沖源輸出脈沖的峰值電壓(或峰值功率)、穩(wěn)定度、重復(fù)頻率、前沿陡度、脈沖寬度等都是脈沖源的關(guān)鍵指標(biāo)。近年來，由于半導(dǎo)體固態(tài)開關(guān)具有穩(wěn)定性高、開關(guān)速度快、重復(fù)頻率高、體積小的優(yōu)點(diǎn)，使得其在脈沖功率領(lǐng)域得到了廣泛的研究。而且，為了減小回路電感，提高輸出脈沖前沿陡度，以及更加的小型化，很多半導(dǎo)體高速開關(guān)做成了貼片型，由此類貼片型開關(guān)做成的脈沖源一般為高頻微帶電路形式，但是，相對于火花隙開關(guān)，此類半導(dǎo)體開關(guān)的耐壓值低，輸出脈沖功率低，因此提高此類脈沖源的輸出功率十分重要。
[0003]目前，現(xiàn)有提高此類脈沖源輸出功率有兩種方法，一個(gè)是利用更多級數(shù)的Marx電路級聯(lián)來提高脈沖源本身的輸出電壓來實(shí)現(xiàn)，但是，級數(shù)太多勢必會(huì)影響輸出脈沖的穩(wěn)定性，而在電磁兼容試驗(yàn)中，高穩(wěn)定性才是首要指標(biāo)；另一種是對多個(gè)脈沖電路利用功率合成器進(jìn)行功率合成，但由于此類脈沖源的輸出脈沖為快沿脈沖，具有納秒或亞納秒級的上升沿，頻譜覆蓋DC?GHz甚至更寬范圍，而普通的單節(jié)功率合成器只對窄帶信號有較好的合成效果，對于寬帶信號會(huì)造成較大的反射和波形失真。
[0004]因此如何不失真的實(shí)現(xiàn)其輸出功率的提高，實(shí)現(xiàn)兩路信號的高隔離度、低反射的高效率合成，有必要提出一種行之有效的實(shí)現(xiàn)裝置。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0005]本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種提高微帶型快沿雙指數(shù)脈沖源輸出功率的裝置，該裝置實(shí)現(xiàn)了兩路合成信號線路的高隔離度，降低了合成線路對脈沖源信號的反射率，實(shí)現(xiàn)了兩路信號高效率低反射的合成，采用統(tǒng)一布線，統(tǒng)一制作電路基片，實(shí)現(xiàn)了所有電路共地，分線體為U形布置，使整個(gè)傳輸線路呈類似蛇形分布結(jié)構(gòu)，減小了信號傳輸造成的信號不連續(xù)性。
[0006]為解決上述問題本實(shí)用新型采取的技術(shù)方案是:一種提高微帶型快沿雙指數(shù)脈沖源輸出功率的裝置，其特征在于:包括同步觸發(fā)電路、第一脈沖源、第二脈沖源和功率合成器，所述第一脈沖源和第二脈沖源相同，所述同步觸發(fā)電路的輸出端分別與第一脈沖源和第二脈沖源的輸入端連接，所述功率合成器為帶有兩路信號傳輸線路的基片，所述信號傳輸線路為設(shè)在基片上的兩條相同的微帶線，所述的兩條微帶線對稱布置，所述兩路微帶線帶有共同的輸出端，所述第一脈沖源和第二脈沖源也設(shè)在所述基片上，所述第一脈沖源和第二脈沖源的輸出端分別與兩路微帶線各自的輸入端連接，所述兩路微帶線各自的輸入端和共同的輸出端的阻抗均與第一脈沖源匹配，所述微帶線由從輸入端到輸出端首尾相互連接且阻抗值依次變大的多節(jié)分線體組成，所述兩條微帶線之間還設(shè)有隔離電阻。
[0007]優(yōu)選的，所述隔離電阻位于兩條微帶線上阻抗值相同的兩個(gè)分線體之間，所述隔離電阻為高頻薄膜電阻，所述兩路微帶線的共同輸出端采用N型接頭。
[0008]優(yōu)選的，所述分線體呈U形，所述分線體首尾相互連接，所述隔離電阻位于兩個(gè)分線體上相鄰的兩個(gè)U形彎之間。
[0009]優(yōu)選的，所用基片為聚四氟乙烯玻璃纖維敷銅板，厚度為1mm，介電常數(shù)為2.55，所述兩條微帶線的輸入端和共同輸出端的阻抗值為50 Ω，所述輸入端的微帶線長度為
5.1mm,寬度為2.8mm,輸出端微帶線的長度為19.1mm,寬度為2.8mm ;所述分線體的數(shù)量為七節(jié)，第一節(jié)分線體的長度為65.02mm,寬度為2.26mm,阻抗值為56.4 Ω，第二節(jié)分線體的長度為65.27mm,寬度為2.02mm,阻抗值為60.3 Ω，第三節(jié)分線體的長度為65.58mm,寬度為1.77mm,阻抗值為65.1 Ω，第四節(jié)分線體的長度為65.91mm,寬度為1.52mm,阻抗值為70.7 Ω，第五節(jié)分線體的長度為66.25mm,寬度為1.29mm,阻抗值為76.8 Ω，第六節(jié)分線體的長度為66.58mm,寬度為1.1mm,阻抗值為83.0 Ω，第七節(jié)分線體的長度為66.86mm,寬度為0.95mm,阻抗值為88.7 Ω。
[0010]優(yōu)選的，兩條第一節(jié)分線體之間的隔離電阻Rl為442 Ω，兩條第二節(jié)分線體之間的隔離電阻R2為616 Ω，兩條第三節(jié)分線體之間的隔離電阻R3為446 Ω，兩條第四節(jié)分線體之間的隔離電阻R4為320 Ω，兩條第五節(jié)分線體之間的隔離電阻R5為218 Ω，兩條第六節(jié)分線體之間的隔離電阻R6為130 Ω，兩條第七節(jié)分線體之間的隔離電阻R7為248Ω。
[0011]采用上述技術(shù)方案所產(chǎn)生的有益效果在于:為解決快沿電磁脈沖源和功率合成器的阻抗不匹配造成的高頻反射問題，兩條信號傳輸線路輸入端以及共同輸出端的阻抗與兩個(gè)脈沖源均需設(shè)置成匹配，使反射率降到最低，當(dāng)兩條微帶線合并的時(shí)候其并聯(lián)阻抗值會(huì)減半，所以在合并前兩條微帶線的阻抗要高于輸出端阻抗，微帶線的阻抗是由其線寬決定的，線寬越小阻抗越大，這樣就必須沿著從輸入端到輸出端的方向使微帶線的線寬逐漸變小，采用漸變形式設(shè)計(jì)，使微帶線的阻抗不至于瞬間大幅降低而產(chǎn)生一個(gè)大的反射，漸變形式的設(shè)計(jì)有效的降低了對脈沖源信號的反射率，采用統(tǒng)一布線，統(tǒng)一制作電路基片，脈沖源和微帶線設(shè)在同一塊基片上，以確保它們之間的端口無縫連接，保證微帶線輸入端端口處的阻抗匹配，并將其放置在金屬屏蔽盒中，實(shí)現(xiàn)了所有電路共地，本實(shí)用新型基于功率合成器設(shè)計(jì)原理，研制了適合超寬帶高頻雙指數(shù)脈沖信號功率合成的寬度漸變式的七節(jié)分線體，實(shí)現(xiàn)了超寬帶信號低反射高功率合成，采用了蛇形微帶線結(jié)構(gòu)，減小了信號傳輸造成的信號不連續(xù)性。為了實(shí)現(xiàn)兩路分信號的隔離，在兩條微帶線之間加上了隔離電阻。此外，所述裝置的體積小，全固態(tài)，模塊化，易于進(jìn)行更高功率的合成，具有較好的推廣和使用前景。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說明:
[0013]圖1本實(shí)用新型的連接結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014]其中，1、同步觸發(fā)電路，2、第一脈沖源，3、第二脈沖源，4、基片，5、第一節(jié)分線體，
6、第二節(jié)分線體，7、第三節(jié)分線體，8、第四節(jié)分線體，9、第五節(jié)分線體，10、第六節(jié)分線體，
11、第七節(jié)分線體。

【具體實(shí)施方式】
[0015]如圖1所示:包括同步觸發(fā)電路1、第一脈沖源2、第二脈沖源3和功率合成器，所述第一脈沖源2和第二脈沖源3相同，所述同步觸發(fā)電路I的輸出端分別與第一脈沖源2和第二脈沖源3的輸入端連接，所述功率合成器為帶有兩路信號傳輸線路的基片4，所述信號傳輸線路為設(shè)在基片4上的兩條相同的微帶線，所述的兩條微帶線對稱布置，所述兩路微帶線帶有共同的輸出端，所述第一脈沖源2和第二脈沖源3也設(shè)在所述基片4上，所述第一脈沖源2和第二脈沖源3的輸出端分別與兩路微帶線各自的輸入端連接，所述兩路微帶線各自的輸入端和共同的輸出端的阻抗均與第一脈沖源2、第二脈沖源3匹配，所述微帶線由從輸入端到輸出端首尾相互連接且阻抗值依次變大的多節(jié)分線體組成，所述兩條微帶線之間還設(shè)有隔離電阻。
[0016]首先脈沖源發(fā)出脈沖信號，脈沖源的阻抗、兩條微帶線的輸入端以及共同輸出端的阻抗均為50 Ω，由于用于傳輸?shù)奈Ь€具有特性阻抗，線寬越小，阻抗越大，如果微帶線的阻抗值與脈沖源的阻抗值匹配的話則基本無反射，所以將微帶線輸入端的阻抗值和共同輸出端的阻抗值均設(shè)置為與脈沖源匹配，如果在信號傳輸?shù)倪^程中出現(xiàn)阻抗值的變化則會(huì)出現(xiàn)反射，由于公共的輸出端是由兩條微帶線合成的，合成后的阻抗是由兩支路特性阻抗并聯(lián)得到的，并聯(lián)后阻抗值減半，為了使兩支路并聯(lián)后的共同輸出端達(dá)到與脈沖源阻抗相匹配的50 Ω，所以每條支路的末端分線體阻抗要設(shè)置成約為共同輸出端阻值的兩倍，也就是末端分線體線寬比輸出端線寬要小，所以兩條微帶線的線寬從輸入端到共同輸出端要實(shí)現(xiàn)變小的過程，為了避免線寬的瞬間變小所帶來的阻抗瞬間變大而形成的反射率瞬間變大的問題，本技術(shù)方案中將兩條微帶線的線寬采用了多節(jié)分線體線寬逐漸變小的設(shè)計(jì)方案，這樣既實(shí)現(xiàn)了脈沖源的阻抗值和微帶線的輸入端以及共同輸出端的阻抗匹配，又最大限度的降低了在線寬變化過程中的反射率。這種設(shè)計(jì)是最有效的降低反射率的方式。
[0017]第一脈沖源2和第二脈沖源3為相同的脈沖源，并且兩者的輸入端均與同步觸發(fā)電路I連接，能夠保證兩者同時(shí)觸發(fā)脈沖信號，兩個(gè)脈沖源與功率合成器共同設(shè)置在一塊基片4上，保證了兩者的輸出端和功率合成器之間無縫連接，這樣不至于影響功率合成器輸入端的阻抗值。
[0018]所述隔離電阻連接在兩條微帶線上阻抗值相同的兩個(gè)分線體之間，所述隔離電阻為高頻薄膜電阻，所述兩路微帶線的共同輸出端采用N型接頭，所述分線體呈U形，所述分線體首尾相互連接，所述隔離電阻位于兩個(gè)分線體上相鄰的兩個(gè)U形彎之間。合成信號的輸出端外接N型接頭，以保證在高壓下使信號無失真輸出。兩條微帶線在基片上呈蛇形分布，減小了信號傳輸造成的信號不連續(xù)性，并節(jié)省了空間，由于為U形線體首尾連接所形成的蛇形形狀，且兩條微帶線又是對稱分布的，所以隔離電阻設(shè)在了每兩條微帶線距離最近的兩個(gè)U形彎之間，保證了兩路信號線路的高隔離度。
[0019]所用基片4為聚四氟乙烯玻璃纖維敷銅板，厚度為1mm，介電常數(shù)為2.55，所述兩條微帶線的輸入端的阻抗值為50 Ω，所述輸入端的微帶線長度為5.1mm,寬度為2.8mm,輸出端微帶線的長度為19.1mm,寬度為2.8mm ;所述分線體的數(shù)量為七節(jié)，第一節(jié)分線體5的長度為65.02mm,寬度為2.26mm,第二節(jié)分線體6的長度為65.27mm,寬度為2.02mm,第三節(jié)分線體7的長度為65.58mm,寬度為1.77mm,第四節(jié)分線體8的長度為65.91mm,寬度為1.52mm,第五節(jié)分線體9的長度為66.25mm,寬度為1.29mm,第六節(jié)分線體10的長度為66.58mm,寬度為1.1mm,第七節(jié)分線體11的長度為66.86mm,寬度為0.95mm。因?yàn)樵诂F(xiàn)有技術(shù)中對于一般的高頻傳輸線路阻抗為50Ω，所以設(shè)置了微帶線輸入端和輸出端的阻抗值也為50 Ω，以上列舉了從第一節(jié)分線體5到第七節(jié)分線體11各自的線長和線寬，經(jīng)過大量的仿真計(jì)算和實(shí)驗(yàn)得出當(dāng)各節(jié)分線體的阻抗分別為輸入/輸出端口特性阻抗的1.1274、
1.2051、1.3017、1.4142、1.5364、1.6597、1.7740倍時(shí)微帶線整體的反射率是最低的，所以各段分線體的線寬根據(jù)此阻抗值以及介質(zhì)板的厚度和介電常數(shù)計(jì)算得到如上述的各節(jié)分線體的線寬，而各節(jié)分線體的長度近似取65或66mm上下。
[0020]兩條第一節(jié)分線體5之間的隔離電阻Rl為442 Ω，兩條第二節(jié)分線體6之間的隔離電阻R2為616 Ω，兩條第三節(jié)分線體7之間的隔離電阻R3為446 Ω，兩條第四節(jié)分線體8之間的隔離電阻R4為320 Ω，兩條第五節(jié)分線體9之間的隔離電阻R5為218 Ω，兩條第六節(jié)分線體10之間的隔離電阻R6為130 Ω，兩條第七節(jié)分線體11之間的隔離電阻R7為 248Ω。此是以輸入 / 輸出端口特性阻抗的 8.8496,12.3299,8.9246,6.3980,4.3516、
2.5924、4.9652倍而得來的。
[0021]為解決快沿電磁脈沖源和功率合成器的阻抗不匹配造成的高頻反射問題，兩條信號傳輸線路輸入端以及共同輸出端的阻抗與兩個(gè)脈沖源均需設(shè)置成匹配，使反射率降到最低，當(dāng)兩條微帶線合并的時(shí)候其并聯(lián)阻抗值會(huì)減半，所以在合并前兩條微帶線的阻抗要高于輸出端阻抗，微帶線的阻抗是由其線寬決定的，線寬越小阻抗越大，這樣就必須沿著從輸入端到輸出端的方向使微帶線的線寬逐漸變小，采用漸變形式設(shè)計(jì)，使微帶線的阻抗不至于瞬間大幅降低而產(chǎn)生一個(gè)大的反射，漸變形式的設(shè)計(jì)有效的降低了對脈沖源信號的反射率，采用統(tǒng)一布線，統(tǒng)一制作電路基片，脈沖源和微帶線設(shè)在同一塊基片上，以確保它們之間的端口無縫連接，保證微帶線輸入端端口處的阻抗匹配，并將其放置在金屬屏蔽盒中，實(shí)現(xiàn)了所有電路共地，本實(shí)用新型基于功率合成器設(shè)計(jì)原理，研制了適合超寬帶高頻雙指數(shù)脈沖信號功率合成的寬度漸變式的七節(jié)分線體，實(shí)現(xiàn)了超寬帶信號低反射高功率合成，采用了蛇形微帶線結(jié)構(gòu)，減小了信號傳輸造成的信號不連續(xù)性。為了實(shí)現(xiàn)兩路分信號的隔離，在兩條微帶線之間加上了隔離電阻。此外，所述裝置的體積小，全固態(tài)，模塊化，易于進(jìn)行更高功率的合成，具有較好的推廣和使用前景。
【權(quán)利要求】
1.一種提高微帶型快沿雙指數(shù)脈沖源輸出功率的裝置，其特征在于:包括同步觸發(fā)電路(I)、第一脈沖源(2)、第二脈沖源(3)和功率合成器，所述第一脈沖源(2)和第二脈沖源(3)相同，所述同步觸發(fā)電路(I)的輸出端分別與第一脈沖源(2)和第二脈沖源(3)的輸入端連接，所述功率合成器為帶有兩路信號傳輸線路的基片(4)，所述信號傳輸線路為設(shè)在基片(4)上的兩條相同的微帶線，所述的兩條微帶線對稱布置，所述兩路微帶線帶有共同的輸出端，所述第一脈沖源(2)和第二脈沖源(3)也設(shè)在所述基片(4)上，所述第一脈沖源(2)和第二脈沖源(3)的輸出端分別與兩路微帶線各自的輸入端連接，所述兩路微帶線各自的輸入端和共同的輸出端的阻抗均與第一脈沖源(2)匹配，所述微帶線由從輸入端到輸出端首尾相互連接且阻抗值依次變大的多節(jié)分線體組成，所述兩條微帶線之間還設(shè)有隔離電阻。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高微帶型快沿雙指數(shù)脈沖源輸出功率的裝置，其特征在于:所述隔離電阻位于兩條微帶線上阻抗值相同的兩個(gè)分線體之間，所述隔離電阻為高頻薄膜電阻，所述兩路微帶線的共同輸出端采用N型接頭。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種提高微帶型快沿雙指數(shù)脈沖源輸出功率的裝置，其特征在于:所述分線體呈U形，所述分線體首尾相互連接，所述隔離電阻位于兩個(gè)分線體上相鄰的兩個(gè)U形彎之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種提高微帶型快沿雙指數(shù)脈沖源輸出功率的裝置，其特征在于:所用基片(4)為聚四氟乙烯玻璃纖維敷銅板，厚度為1mm，介電常數(shù)為2.55，所述兩條微帶線的輸入端和共同輸出端的阻抗值為50 Ω，所述輸入端的微帶線長度為5.1mm,寬度為2.8mm,輸出端微帶線的長度為19.1mm,寬度為2.8mm ;所述分線體的數(shù)量為七節(jié),第一節(jié)分線體(5)的長度為65.02mm,寬度為2.26mm,阻抗值為56.4 Ω，第二節(jié)分線體(6)的長度為65.27mm,寬度為2.02mm,阻抗值為60.3 Ω，第三節(jié)分線體(7)的長度為65.58mm,寬度為1.77mm,阻抗值為65.1 Ω，第四節(jié)分線體(8)的長度為65.91mm,寬度為1.52mm,阻抗值為70.7 Ω，第五節(jié)分線體(9)的長度為66.25mm,寬度為1.29mm,阻抗值為76.8 Ω，第六節(jié)分線體(10)的長度為66.58mm,寬度為1.1mm,阻抗值為83.0 Ω，第七節(jié)分線體(11)的長度為66.86mm,寬度為0.95mm,阻抗值為88.7 Ω。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種提高微帶型快沿雙指數(shù)脈沖源輸出功率的裝置，其特征在于:兩條第一節(jié)分線體(5)之間的隔離電阻Rl為442Ω，兩條第二節(jié)分線體(6)之間的隔離電阻R2為616 Ω，兩條第三節(jié)分線體(7)之間的隔離電阻R3為446 Ω，兩條第四節(jié)分線體(8)之間的隔離電阻R4為320 Ω，兩條第五節(jié)分線體(9)之間的隔離電阻R5為218 Ω，兩條第六節(jié)分線體(10)之間的隔離電阻R6為130 Ω，兩條第七節(jié)分線體(11)之間的隔離電阻R7為248Ω。
【文檔編號】H03K19/0175GK203984374SQ201420408354
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2014年7月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月23日
【發(fā)明者】周星, 趙敏, 王慶國, 楊清熙, 范麗思, 張希軍, 程二威, 潘曉東 申請人:中國人民解放軍軍械工程學(xué)院