[发明专利]基于阶跃恢复二极管的小型亚纳秒脉冲源

说明书

本发明公开了一种基于阶跃恢复二极管的小型亚纳秒脉冲源，包括驱动模块、场效应晶体管和阶跃恢复二极管；触发方波通过驱动模块与场效应晶体管的栅极连接，场效应晶体管的漏极通过电感Lsubgt;1/subgt;与电源连接，场效应晶体管的源极接地，电容Csubgt;1/subgt;的一端接场效应晶体管的漏极，电容Csubgt;1/subgt;的另一端通过电感Lsubgt;2/subgt;和电容Csubgt;2/subgt;接地，阶跃恢复二极管的阴极接电感Lsubgt;3/subgt;和电容Csubgt;3/subgt;的一端，通过电容Csubgt;3/subgt;将亚纳秒脉冲耦合到负载。该亚纳秒脉冲源输出的亚纳秒脉冲的幅度能够突破电源电压的限制，达到电源电压的2‑3倍，且仅仅需要一个低电压的正电源供电。此外，该脉冲源对触发方波具有很低的要求，该脉冲源具有体积小，功耗低的显著优势。

技术领域

本发明涉及脉冲功率领域，具体为一种基于阶跃恢复二极管的小型亚纳秒脉冲源。

背景技术

亚纳秒脉冲已广泛应用于超宽带收发器中，用于不同的应用场景，包括探地雷达、室内定位技术、和医学成像系统。近几十年来，便携式应用越来越需要使脉冲源小型化，并且越来越期望亚纳秒脉冲具有高脉冲幅度和低振铃，从而减少接收信号的时间混叠并提高其信噪比。

现有的亚纳秒脉冲产生技术，包括基于雪崩晶体管、隧穿二极管和阶跃恢复二极管的方法。然而，基于雪崩晶体管的脉冲源通常需要数百伏的电源电压才能使其能够工作在雪崩状态；基于隧穿二极管的脉冲源通常只能产生低于2伏的低幅度亚纳秒脉冲；基于阶跃恢复二极管的脉冲源通常需要正负电源供电，且输出脉冲的幅度受到电源电压和输入脉冲幅度的限制。除此之外，复杂的设计和高的功耗导致现有的脉冲源具有较大的体积从而难以与便携式设备集成。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种基于阶跃恢复二极管的小型亚纳秒脉冲源，该脉冲源输出的亚纳秒脉冲的幅度能够突破电源电压的限制，并且该脉冲源具有体积小，功耗低的显著优势。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种基于阶跃恢复二极管的小型亚纳秒脉冲源，包括触发信号整形电路以及与其连接的亚纳秒脉冲电路，所述亚纳秒脉冲电路包括阶跃恢复二极管SRD、电容和电感；

所述电容C₁的一端接触发信号整形电路的输出端，触发信号整形电路的输入端接触发方波V_s，电容C₁的另一端通过电感L₂和电容C₂接地，阶跃恢复二极管SRD的阳极接电容C₁、电容C₂和电感L₂的连接点，阶跃恢复二极管SRD的阴极接电感L₃和电容C₃的一端，电感L₃的另一端接地，通过电容C₃将亚纳秒脉冲耦合到负载R_L；

在触发信号整形电路的控制下，电感L₃中存储能量，阶跃恢复二极管SRD中的电荷耗尽从而截止，电感L₃开始向负载R_L放电，形成高于电源电压幅度的亚纳秒脉冲。

优选的，所述触发信号整形电路包括驱动模块、晶体管Q和电感L₁；

所述驱动模块的一端与触发方波V_s连接，驱动模块的另一端连接晶体管Q的栅极，晶体管Q的漏极通过电感L₁与电源V_CC连接，晶体管Q的源极接地，晶体管Q的漏极与电容C₁连接。

优选的，所述驱动模块包括并联的充电支路和放电支路。