超宽带脉冲信号源设计.doc

超宽带脉冲信号源设计


2万字 46页 原创作品，已通过查重系统


摘 要

超宽带脉冲信号是衰减在20dB处的相对带宽大于20%的脉冲信号，又可以称之为瞬态电磁脉冲或者冲击脉冲。超宽带信号具有很多的频率成分和较好的探地性能等特点，因此被广泛的应用于地质勘探，地下工程质量检测等诸多的领域。这种信号一般要求脉冲宽度为纳秒级，脉冲幅度要求达到几十伏或者几百伏，然而一般的常规电路是无法同时满足超快速和高幅度这两个标准，因此本论文的目的就在于利用雪崩管的雪崩效应产生亚皮秒级和纳秒级高幅度脉冲信号。
本文的主要工作便是围绕大幅度超快脉冲产生电路技术展开的，主要的研究工作及成果主要有以下：
1)对常见高压高速脉冲电路进行分析，深入了解雪崩脉冲信号产生电路的基础理论。
相对于隧道二极管和阶跃恢复二极管所产生的脉冲信号而言，雪崩晶体管产生的信号虽然宽度相对较大，但其产生的脉冲幅度一般是阶跃恢复二极管的几百甚至几千倍。另外，雪崩管触发方式也相对较多，这使得在电路的设计上具有更多的灵活性。因此选择雪崩晶体管作为高速开关器件符合本研究的需要。
2)设计实现雪崩管的脉冲产生电路，在原理上验证雪崩效应产生窄带脉冲信号。
利用Multisim仿真实现三种触发方式下的脉冲产生基础电路，并且从原理上深入分析雪崩效应的产生过程和原理。同时分析基础电路中各电路元器件对于输出雪崩信号的性能影响。
3)设计实现多级的脉冲电路，产生超快速和高幅度的脉冲信号，同时在原理上验证多级脉冲产生Marx电路。
利用Multisim仿真实现多级的脉冲产生电路，调节各项参数使得最终可以产生亚纳秒级二十伏的脉冲信号，以及纳秒级数十伏超快带脉冲。同时深入分析多级的Marx电路能够产生脉冲信号的原理。

关键词：雪崩晶体管；超宽带脉冲；电路仿真；Marx电路