[实用新型]基于雪崩晶体管的皮秒级高功率超宽带窄脉冲信号发生器

说明书

技术领域

本实用新型属于雷达发射机技术领域，具体涉及一种基于雪崩晶体管的皮秒级高功率超宽带窄脉冲信号发生器。 

背景技术

由于UWB冲激雷达（UWB impulse radar）在目标探测、反隐身、电磁干扰等方面具有广泛的应用潜力，因此其日益成为雷达领域中的热门方向。 

脉冲源技术则是脉冲雷达实现其功能的关键。超宽带微波源以开关技术进行分类，大体上可分为气体开关源（油开关源）及固态开关源。 

气体开关源和油开关源的优点在于：击穿电压高，适合于制作MW、GW级高功率脉冲源，其不足之处在于其重频较低、重频稳定度差、脉冲波形一致性差、脉冲输出信号相干度较低。 

固态开关源的优点在于重频高、频率稳定度高、波形一致性好，缺点是功率较低。

固态开关源包括光导开关脉冲源和半导体开关脉冲源，光导开关脉冲源的主要特点是功率高,产生脉冲宽度可以达到ps量级,主要应用在高功率超宽带辐射中，半导体开关脉冲源的特点是功率较低,但电路实现简单,体积小,能耗低,易于集成。 

窄脉冲产生电路的性能与所使用的高速器件有关，可以产生纳秒、皮秒级窄脉冲的高速器件有隧道二极管、阶跃恢复二极管、雪崩晶体管等器件。其中隧道二极管和阶跃恢复二极管所产生的脉冲，上升时间可达几十到几百皮秒，但其幅度较小，一般为几百毫伏的量级。而雪崩晶体管产生的脉冲，上升时间可以达1～2ns，输出脉冲幅度可达几百伏，但需要较高的电源电压。因此，如何获得皮秒级高功率超宽带窄脉冲信号，是一个亟待解决的、并具有十分重要的现实意义的技术问题。 

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种基于雪崩晶体管的皮秒级高功率超宽带窄脉冲信号发生器，本实用新型能够为超宽带雷达提供一种高功率的高重频的窄脉冲UWB信号源，结构简单且工作稳定可靠。 

为实现上述目的，本实用新型采用了以下技术方案：一种基于雪崩晶体管的皮秒级高功率超宽带窄脉冲信号发生器，其包括如下组成部分： 

偏置电压V_CC，用于向信号发生器供电；

触发输入端，用于输入TTL电平的触发信号，并引发信号发生器中的各级雪崩三极管的雪崩效应，所述触发输入端通过限流电阻R1与Marx电路相连，所述限流电阻R1还通过基极偏置电阻R2接地；

Marx电路，所述Marx电路由依次级联的起始雪崩单元和多级雪崩单元共同构成；

所述起始雪崩单元由起始集电极电阻、起始雪崩电容、起始雪崩三极管构成，起始雪崩单元通过起始集电极电阻与所述偏置电压V_CC的输出端相连，起始集电极电阻的另一端一方面与起始雪崩电容相连，另一方面与起始雪崩三极管的集电极相连，起始雪崩三极管的发射极接地，起始雪崩三极管的基极通过限流电阻R1与触发输入端相连，所述起始雪崩电容的远离起始集电极电阻的一端则与多级雪崩单元中第一级雪崩单元的雪崩三极管的基极相连；

多级雪崩单元中的每一级雪崩单元均由集电极电阻、雪崩电容、雪崩三极管和发射极电阻构成；任一级雪崩单元均通过集电极电阻与所述偏置电压V_CC的输出端相连，集电极电阻的另一端一方面与雪崩电容相连，另一方面与本级雪崩单元中的雪崩三极管的集电极相连，本级雪崩单元中的雪崩三极管的发射极通过发射极电阻接地，本级雪崩单元中的雪崩电容的远离集电极电阻的一端则与相邻雪崩单元的雪崩三极管的基极相连；最后一级雪崩单元的电容一方面通过负载电阻RL接地，另一方面接信号发生器的输出端。

同时本实用新型还可以通过以下方式得以进一步实现： 

优选的，所述Marx电路中的雪崩单元级数为5～30级。

优选的，所述限流电阻R1和基极偏置电阻R2均采用功率为0.25W、阻值为100Ω的片式电阻；起始雪崩单元中的起始集电极电阻和多级雪崩单元中的集电极电阻均采用功率为20W、阻值为5.1kΩ的片式射频电阻；起始雪崩单元中的起始雪崩电容和多级雪崩单元中的雪崩电容均采用额定电压为500Ｖ、电容为51ｐｆ的片式射频电容；多级雪崩单元中的发射极电阻均采用功率为20W、阻值为2kΩ的片式射频电阻；负载电阻RL阻值为50Ω。 

本实用新型的有益效果如下：