目前,高功率超寬帶電磁脈沖技術在目標測距、地質勘探、生物醫(yī)學等民用領域得到了廣泛應用,近年來隨著超寬帶沖激雷達在高功率微波武器、電子干擾等軍事領域的應用潛能,對于超寬帶電磁脈沖源的研究已經(jīng)成為世界上學者們關注的熱點,追求脈沖源的高功率、窄脈寬、高重復頻率、小型化成為研究的主要方向。雪崩晶體三極管（Avalanche Transistor）的響應速度快,工作電流可達幾十安培,且價格便宜、體積較小,是一種比較理想的脈沖發(fā)生器件,利用雪崩三極管可以產生高幅值、快前沿、低抖動、高重頻和高穩(wěn)定性的電壓、電流脈沖,由于單只雪崩三極管產生的脈沖幅值有限,通常為幾百伏左右,所以通常采用多只雪崩三極管結合串聯(lián)、并聯(lián)Marx級聯(lián)等多種電路形式,從而獲得更高的脈沖幅值和輸出功率。雪崩三極管與Marx電路結合設計并研制脈沖信號源是目前文獻報道的主流方法。在實際應用中,基于雪崩三極管和Marx電路的脈沖信號源大多采用單層板結構設計,正面電路走線就與背面的金屬板地面相當于一個微帶天線,在各級雪崩管導通過程中,會有電磁脈沖信號向外輻射出去,盡管輻射效率較低,但由于Marx電路產生的脈沖信號的峰值功率很高,耦合途徑較... 

【文章來源】：電子科技大學四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：64 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

雪崩三極管的輸出特性曲線[40]

電子科技大學碩士學位論文8=(2-1)其中，是晶體管的共基極電流增益。M為雪崩倍增因子通常可表示為：()1=1/nCECBOUBV(2-2)式中，UCE表示集-射極電壓，BVCBO表示發(fā)射極開路時集電極與基極之間的擊穿電壓，n稱為密勒指數(shù)，與晶體管有關（硅材料取3～4）。如圖2-1所示，BVCEO為基極開路時集電極與發(fā)射極之間的擊穿電壓；當UCE<BVCEO時，IB>0，三極管沒有發(fā)生雪崩，當UCE=BVCEO時，IB=0，沒有基極電流注入，晶體管基極開路，流經(jīng)基區(qū)的載流子與通過集電極的載流子數(shù)目相等，沒有產生復合，三極管剛剛出現(xiàn)雪崩效應(如圖2-1中的虛線)。在加有反向偏壓或基極接有電阻的情況下，繼續(xù)增加UCE電壓時，三極管工作在雪崩區(qū)，并且出現(xiàn)負阻特性[41,42]。2.1.2雪崩三極管脈沖發(fā)生電路的工作原理目前單只雪崩三極管電路所產生的電壓脈沖幅值只有300V左右，多數(shù)情況下不能滿足項目工程的要求。雪崩三極管可由三種方式導通，即觸發(fā)導通、過壓擊穿導通和快前沿電壓導通[43-45]，因此可以設計出多種不同形式的脈沖發(fā)生電路，而把這些電路結構結合使用，可以進一步提高雪崩三極管電路的輸出功率，目前比較典型的雪崩三極管脈沖發(fā)生電路主要包括雪崩三極管串并聯(lián)電路、Marx電路及脈沖截斷電路。圖2-2雪崩三極管串聯(lián)電路如圖2-2所示，雪崩串聯(lián)電路理論上串聯(lián)的三極管越多，負載上得到的脈沖幅值越高，但串聯(lián)電路對直流電壓源提供的偏置電壓VCC要求較高，直流電源電壓不應低于項目指標的負載電壓，且主電容C的直流耐壓水平也需要滿足，實際應

第二章雪崩三極管Marx電路的基本原理及輻射效應9用中通常需要給三極管額外并聯(lián)均壓電阻或反向并聯(lián)齊納二極管[46]。這樣所有三極管串聯(lián)的形式，如果其中一只三極管出現(xiàn)短路損壞，都會導致其余三極管承受的電壓升高，這樣所有三極管很容易同時損壞，所以電路穩(wěn)定性很差，不利于實際工程應用。如圖2-3所示，單只雪崩三極管的通流能力有限，將多只雪崩三極管并聯(lián)同時向負載放電，可以增大電路的輸出電流[47]，但要使各只雪崩三極管完全同步導通，從而在負載上得到電流疊加后的脈沖信號，存在很大的難度，所以目前采用這種方式的脈沖發(fā)生器并不常見。圖2-3雪崩三極管并聯(lián)電路如圖2-4所示，脈沖截斷的方法是將雪崩三極管串直接并聯(lián)于直流高壓的輸出端，再通過觸發(fā)信號的控制直接截斷直流高壓，可以得到快速的下降沿[46]。但由于過電壓導通時的閾值電壓控制難度大，而且分散性較大，導致輸出脈沖的幅值和寬度的穩(wěn)定性較低，所以近年來研究報道的并不多。圖2-4脈沖截斷電路目前雪崩三極管的Marx級聯(lián)電路是應用最廣泛的脈沖發(fā)生電路，因其對直流源的要求不高，能夠產生幅值遠高于電源電壓的脈沖，且能在高重復頻率下穩(wěn)定


本文編號：3323302