[实用新型]基于GaNFET的纳秒级高压脉冲调制器

说明书

本实用新型公开了一种基于GaNFET的纳秒级高压脉冲调制器，包括N个一级驱动电路、N个二级驱动电路、N个脉冲调制组件和1个包含N个初级绕组的高压脉冲变压器。一级驱动电路接收外部提供的定时信号，并将其转换为+5V脉冲电压幅度的触发信号，送给二级驱动电路；二级驱动电路通过光感应调器件和独立供电的+12V和‑5V电源，对一级驱动电路送来的触发信号进行放大，并实现与一级驱动电路的隔离，为脉冲功率组件的调制开关GaNFET提供驱动信号；脉冲功率组件为高压脉冲变压器初级提供激励脉冲；高压脉冲变压器将初级激励脉冲升压，输出负载所需的0‑10kV高压脉冲。

技术领域

本实用新型涉及一种基于GaNFET的纳秒级高压脉冲调制器,属于脉冲功率技术。

背景技术

纳秒级高压脉冲调制器在微波技术、激光技术和电磁兼容试验等科学研究领域得到了广泛的应用。在基础物理试验以及军事应用背景下，世界各国都投入了大量人力和物力进行纳秒级高压脉冲发生器的研究。

文献一：Prather W D,Baum C E,Lehr J M,et al.Ultra-wideband Source andAntenna Research[J].IEEE Transactions on Plasma Science,2000,28(5):1624-1629.介绍了美国空军Phillips实验室采用氢气火花隙开关，研制了H-1到H-6系列纳秒级高压脉冲发生器。 1994年研制的H-3脉冲发生器，输出脉冲电压1MV，峰值功率25GW，脉冲宽度300ps，脉冲前沿130ps，重复频率2kHz。1997年研制的H-4脉冲发生器，输出脉冲电压2MV，峰值功率 100GW。该系列脉冲发生器采用气体开关，输出脉冲功率大，但重复频率低、使用寿命有限、工作稳定性差。

文献二：E.G.Cook,D.G.Ball,D.L.Birx,et al.High average power magneticmodulator for copper lasers[C].Digest of Technical Papers of the 8th IEEEInternational Conference on Pulsed Power,San Diego,CA,USA,1991:537-542.介绍了美国Lawrence Livermore National Laboratory研制的基于半导体开关SCR和磁脉冲压缩电路的纳秒级高压脉冲发生器，输出脉冲电压60kV，重复频率4.5kHz，脉冲宽度100ns，脉冲前沿40ns。文献三：S N Rukin,G A Mesyats,S A Darznek,et al.SOS-based PulsedPower: Development and Applications[C].Proceedings of the 12th IEEEInternational Pulsed Power Conference,Monterey,California USA,1999:153-156.介绍了俄罗斯Institute of Electrophysics Russian Academy of Sciences研制的基于半导体断路开关(SOS)的系列纳秒级高压脉冲发生器。输出脉冲电压从数百kV到MV，脉冲宽度数ns到数十ns，重复频率从数十Hz到数kHz。文献二和文献三研制的脉冲发生器采用固态开关，输出功率大，重复频率高，但该脉冲发生器体积大，效率较低，脉冲波形基本无平顶，且脉冲宽度不易调节。