超寬帶脈沖信號源設(shè)計


2萬字 46頁 原創(chuàng)作品，已通過查重系統(tǒng)


摘 要

超寬帶脈沖信號是衰減在20dB處的相對帶寬大于20%的脈沖信號，又可以稱之為瞬態(tài)電磁脈沖或者沖擊脈沖。超寬帶信號具有很多的頻率成分和較好的探地性能等特點，因此被廣泛的應(yīng)用于地質(zhì)勘探，地下工程質(zhì)量檢測等諸多的領(lǐng)域。這種信號一般要求脈沖寬度為納秒級，脈沖幅度要求達到幾十伏或者幾百伏，然而一般的常規(guī)電路是無法同時滿足超快速和高幅度這兩個標準，因此本論文的目的就在于利用雪崩管的雪崩效應(yīng)產(chǎn)生亞皮秒級和納秒級高幅度脈沖信號。
本文的主要工作便是圍繞大幅度超快脈沖產(chǎn)生電路技術(shù)展開的，主要的研究工作及成果主要有以下：
1)對常見高壓高速脈沖電路進行分析，深入了解雪崩脈沖信號產(chǎn)生電路的基礎(chǔ)理論。
相對于隧道二極管和階躍恢復(fù)二極管所產(chǎn)生的脈沖信號而言，雪崩晶體管產(chǎn)生的信號雖然寬度相對較大，但其產(chǎn)生的脈沖幅度一般是階躍恢復(fù)二極管的幾百甚至幾千倍。另外，雪崩管觸發(fā)方式也相對較多，這使得在電路的設(shè)計上具有更多的靈活性。因此選擇雪崩晶體管作為高速開關(guān)器件符合本研究的需要。
2)設(shè)計實現(xiàn)雪崩管的脈沖產(chǎn)生電路，在原理上驗證雪崩效應(yīng)產(chǎn)生窄帶脈沖信號。
利用Multisim仿真實現(xiàn)三種觸發(fā)方式下的脈沖產(chǎn)生基礎(chǔ)電路，并且從原理上深入分析雪崩效應(yīng)的產(chǎn)生過程和原理。同時分析基礎(chǔ)電路中各電路元器件對于輸出雪崩信號的性能影響。
3)設(shè)計實現(xiàn)多級的脈沖電路，產(chǎn)生超快速和高幅度的脈沖信號，同時在原理上驗證多級脈沖產(chǎn)生Marx電路。
利用Multisim仿真實現(xiàn)多級的脈沖產(chǎn)生電路，調(diào)節(jié)各項參數(shù)使得最終可以產(chǎn)生亞納秒級二十伏的脈沖信號，以及納秒級數(shù)十伏超快帶脈沖。同時深入分析多級的Marx電路能夠產(chǎn)生脈沖信號的原理。

關(guān)鍵詞：雪崩晶體管；超寬帶脈沖；電路仿真；Marx電路