[发明专利]一种高压皮秒脉冲发生器

说明书

技术领域

本发明属于皮秒脉冲产生技术领域，具体涉及一种高压皮秒脉冲发生器的结构。

背景技术

皮秒级超短脉冲具有丰富的超宽带频谱(几乎从直流到高达GHz)，因而具有很高的时间 分辨率和空间分辨率，信号失真小，目前皮秒脉冲的应用具有广阔的空间和前景，它在通讯、 雷达、医疗、地球物理探测方面都有着广泛的应用，所以皮秒脉冲的产生及测量技术就成为 当前的一个热点和难点。

现有皮秒脉冲发生器，如申请号为200810018225.4的“超快脉冲功率开关器件及自激励 皮秒量级功率脉冲发生器”，该专利公开的是利用皮秒级快速开关直接产生皮秒脉宽的自激励 皮秒级功率脉冲发生器，由高压直流电源与电阻、电容依次串联构成回路，高压直流电源的 负极接地；超快脉冲功率开关器件与负载通过同轴传输线串联，该串联支路与所述的电容并 联；超快脉冲功率开关器件的封装外壳接地。该发生器只能输出(半高全宽)小于340ps，脉 冲上升沿小于200ps，幅值在20V～1000V可调的皮秒脉冲。又如申请号为200910071871.1 的“基于共面波导的皮秒脉冲发生器”，公开的是借助于专门的形成线路来压缩能量而产生皮 秒脉冲的发生器，该发生器由介质基板、金箔、激励信号共面波导、阶跃恢复二极管、槽线 和薄膜吸收电阻组成，只能输出脉宽80ps左右，信号带宽可达20GHz，幅值几伏以内的皮秒 脉冲。以上两种皮秒脉冲发生器的主要缺点是：由于受到开关等元器件的限制，其输出皮秒 脉冲幅值有限(最高只有1000V)，不能产生高能量、高幅值、重复频率调节方便的皮秒脉冲 信号，限制了超宽带皮秒脉冲的应用范围。

发明内容

本发明的目的是针对现有皮秒脉冲发生器的不足之处，提供一种高压皮秒脉冲发生器。

通过对形成的纳秒脉冲进行前沿陡化和波尾截断而得到超宽带皮秒脉冲，该发生器可输出幅 值(4kV～100kV)可调、脉宽(150ps～800ps)可变、重复频率可控的高压皮秒脉冲。

实现本发明目的的技术方案：一种高压皮秒脉冲发生器，主要包括电源系统、高压直流 模块、马克斯发生器、陡化开关、超高频电缆、尾切开关、同轴负载。电源系统由电源、电 源滤波器、保险管、电源开关组成，电源通过导线与电源滤波器的输入端相连接，用以对输 入的电源进行滤波；电源滤波器的输出端通过导线与保险管输入端相连接，用以对本发生器 进行过流保护；保险管输出端通过导线接至电源开关，对本发生器输入电源进行控制；由电 源开关处的输出端用导线分别接至高压直流模块电源进线端，用以为高压直流模块提供稳定 可靠的交流电源；高压直流源模块为市购模块，其高压输出端和接地端分别通过导线与马克 斯发生器的电源进线端和接地端相连接，用以为马克斯发生器提供高压直流电源，通过调节 高压直流模块的输出电压和电流分别实现对马克斯发生器输出高压纳秒脉冲幅值和重复频率 的控制。

马克斯发生器为市购模块，主要由绝缘筒、进气阀、出气阀、自击穿气体火花开关(以 下简称气体开关)、等值电阻、等值电容组成。进、出气阀分别通过螺纹与绝缘筒两端紧密连 接，用以调节绝缘筒内的气体气压，进而通过调节气体开关的击穿电压，实现马克斯发生器 输出的高压纳秒脉冲幅值的调节。等值电容为圆柱形高压陶瓷电容，两端分别为高、低压端， 并分别内嵌有螺纹孔，以便与前后的元器件相连。马克斯发生器结构紧凑，可独立构成一个 模块。马克斯发生器的最后一级电容的低压端与陡化开关通过螺纹紧密连接。