基于傳輸線的納秒脈沖成形電路研究

摘 要： 提出了一種脈沖成形和脈沖展寬的方法，在基于理想開關(guān)的納秒脈沖成形電路基礎(chǔ)上，使用MOS管代替理想開關(guān)，保證MOS管工作在飽和區(qū)實現(xiàn)了脈沖成形，分析了MOS開關(guān)進(jìn)入飽和區(qū)后在不改變傳輸線延遲時間的情況下，改變電源電壓可以實現(xiàn)脈沖展寬，并通過實驗驗證了仿真獲得的結(jié)果。

關(guān)鍵詞： 傳輸線； 特征阻抗； 拉普拉斯變換； 時域； 復(fù)頻域

中圖分類號： TN81?34 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號： 1004?373X（2013）13?0154?03

Research on nanosecond pulse shaping circuits based on transmission line

LI Xian?cang1， ZHANG Liu?qiang1， JIANG Shu?qing2， XIAO Hai?jun1， ZHAO Jun1

（1. Ministry of Education Key Laboratory of Photoelectric Technology and System， Chongqing University， Chongqing 400044， China；

2. Institute of Nuclear Physics and Chemistry， China Academy of Engineering Physics， Mianyang 621900， China）

Abstract： A method of pulse shaping and pulse broadening is proposed. Base on the nanosecond pulse shaping circuit of ideal switch， the MOS transistor is used to replace ideal switch， in order to ensure the MOS transistor operating in the saturation region and realize the pulse shaping. When the MOS switch is in saturation region， pulse broadening can be achieved with changing power supply voltage， but without changing the delay time of transmission line. The results are verified by experiments.

Keywords： transmission line； characteristic impedance； Laplace transform； time domain； multiplex frequency domain

0 引 言

高頻微波波段電磁波的傳輸過程不能夠忽略沿線分布電阻、電導(dǎo)、電感、電容，可以采用傳輸線等效電路理論分析信號的傳播過程，傳輸線的研究主要分為兩個方向，一是傳輸線的衰減與畸變，另一個是傳輸線脈沖成形。國內(nèi)的國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)、中國工程物理研究院、西北核技術(shù)研究所對獲得脈寬更長的電壓脈沖所需的脈沖成形線有更深的研究[1]。電壓和電流脈沖在電磁脈沖輻射領(lǐng)域有很高的應(yīng)用價值，中科院電子學(xué)研究所正在研究超短脈沖電壓、超短脈沖電流在脈沖功率技術(shù)方向的應(yīng)用[2]。

獲取傳輸線終端的瞬態(tài)過程對研究脈沖成形非常重要[3]，分析傳輸線方程導(dǎo)出負(fù)載端電壓解有很多種方法，如NILT技術(shù)[4]、FDTD法[5] 。本文重點(diǎn)研究了在開關(guān)控制下傳輸線脈沖成形過程，在時域下直接求解偏微分方程非常困難，尋求拉普拉斯變換，將時域轉(zhuǎn)變?yōu)閺?fù)頻域進(jìn)行求解，傳輸線簡化為無損均勻傳輸線。以往的研究者均是在理想開關(guān)下研究傳輸線成……