基于GaNFET的窄脉冲激光驱动设计及集成

激光雷达的整机性能与激光脉冲的驱动性能密切相关,现有的窄脉冲激光驱动设计主要基于Si基器件,具有较高的集成度,但很难获得更高峰值的功率输出,不能很好地匹配脉宽进一步缩窄的要求。从驱动理论出发,建立驱动电路模型,对寄生电感、器件封装、驱动布局等影响激光窄脉宽的因素进行分析,通过裸芯片封装、环路布局优化以及多层叉指结构等的设计,匹配GaNFET优良的开关特性,实现了上升时间为2.01ns、脉宽为4.05ns、重复频率为500kHz、峰值功率为55W的窄脉冲激光输出,波形质量较好,封装集成度提升50%以上,可为下一代高精度、远距离、阵列集成激光雷达系统的开发奠定基础。

用于车载激光雷达的高速窄脉冲栅极驱动器

针对车载激光雷达高频率、高精度的探测需求,提出了一种高速窄脉冲栅极驱动器,用于驱动激光雷达发射系统中的GaN HEMT开关管。基于0.18μm CMOS工艺进行驱动器的电路与版图设计,采用新型施密特触发器结构,并集成欠压锁存和过温保护功能。该驱动器选用晶圆级芯片封装(WLCSP)技术,最大程度上降低栅极路径上的寄生电感。对芯片进行测试,结果表明:驱动器最小输出脉冲宽度为1.06 ns,其上升时间为480 ps,下降时间为380 ps,输入信号到输出信号的延迟时间为3 ns,脉冲频率最高可达60 MHz。该驱动器具有脉宽窄、延时短、频率高、体积小等特点,可应用于车载激光雷达系统。

用于高功率激光装置中的电脉冲整形系统

采用射频GaAs场效应管和微带传输线技术,研制出用于高功率激光装置中的电脉冲整形系统.该系统电脉冲整形宽度为3.5 ns,幅度在0～5 V范围内调节,时域调整精度200ps.整形后的方波,前沿383 ps,后沿642 ps,顶部不平坦度4～5%,波形幅度稳定性4～5%(p-p).利用该系统产生的整形电脉冲驱动电光波导调制器进行激光脉冲整形,得到了理想的整形激光脉冲.

一种超宽带、单周期窄脉冲产生技术

对SRD(阶跃恢复二极管)的电特性进行了分析,提出了一种基于SRD、肖特基二极管和微带短路线产生超宽带、单周期脉冲的方法,分析了影响单周期脉冲的关键元件,并进行了软件仿真,针对此电路得到了这样的结论:应选择尽可能大的激励电流和适中的激励电感,经测试单周期窄脉冲的脉宽为400 ps,峰峰值为900 mV,该单周期脉冲适用于超宽带通信和超宽带雷达系统中.

一种基于射频三极管的高斯脉冲发生器的设计

对一种电路简单、成本低廉且易于集成的高斯脉冲发生器进行了分析与设计。该发生器是通过一个微分电路将触发信号转变为含有正、负脉冲信号来驱动射频三极管的“开”与“关”,并通过电容的充、放电形成窄脉冲。测试结果显示该脉冲发生器能产生峰值电压为1.8V,脉冲宽度为0.8ns的高斯脉冲波形,并与仿真结果吻合较好。该电路非常适合于MIC。

一种基于SRD和NLTL的皮秒级脉冲产生电路

提出了一种利用SRD产生窄脉冲信号的方法,对其产生窄脉冲的机理进行了分析和仿真,为了使得脉冲宽度变得更窄,电路采用了NLTL结构,拓展了SRD产生窄脉冲的应用,文中分析了NLTL的工作原理。设计了基于SRD和NLTL的皮秒级脉冲产生电路,给出了测试结果,脉冲宽度为110 ps,幅度为3 V。

高功率激光装置中超快电脉冲发生器的研究

报导了一种基于雪崩晶体管和阶跃恢复二极管的超快前沿、低触发晃动方波电脉冲产生技术.利用雪崩晶体管的电触发雪崩导通特性得到脉冲主体,再用阶跃恢复二极管的超快阶跃恢复特性对脉冲前沿整形,从而得到输出脉冲幅度23V、输出阻抗50Ω、脉冲前沿小于160ps的方波脉冲,脉冲触发晃动小于4.5ps(rms),脉冲宽度5ns,幅度稳定性优于3%,顶部不平坦度优于5%.该脉冲发生器在“神光Ⅲ”高功率激光原型装置前端系统中获得成功应用.

电磁超声在钢管探伤中的应用

为了提高超声波换能器的电-声转换效率与探伤精度,利用直接频率合成技术对电磁超声表面波进行激励,并采用选频放大技术对电磁超声接收信号进行处理.实验分析中通过改变激励信号的强度、频率、脉冲串个数、激发相位,得到电磁超声波激发的最佳条件,所设计的锁相放大电路能将微弱的电磁超声接收信号从强噪声背景中分离,有效改善接收信号的信噪比.实验结果表明,电磁超声检测方法可以实现无接触测量,适用于高温、高速、涂覆状态下的超声检测.

用于高功率激光脉冲整形的可编程任意波形电脉冲发生器

研制了一种基于GaAs场效应管与超快脉冲信号微带传输的可编程任意波形发生器.它由计算机控制的多路高准确度偏置电压,多个级联的GaAs场效应管基元电路,以及微带脉冲传输线组成.输出电脉冲波形导入LiNbO3集成光波导调制器,经过电光调制获得相应的激光脉冲波形.通过计算机设置各基d元电路中GaAs场效应管栅极偏压,进而控制整形电脉冲的形状,使高功率激光装置前端时域脉冲整形实现远程控制.

一种新的阶跃恢复二极管建模方法及其在短脉冲产生电路中的应用

详细分析了阶跃恢复二极管(SRD)阶跃电压的产生过程和机理,提出了一种新的基于一个非线性电容和PN二极管并联的SRD模型。利用此模型对窄脉冲产生电路进行了仿真,分析了影响窄脉冲特性的主要因素,并从硬件上实现了窄脉冲仿真电路。经试验测试,脉冲宽度为230 ps、幅度为3.3 V时与仿真结果较吻合,验证了该模型的正确性。

基于FPGA的TH-UWB窄脉冲信号发生器设计与实现

给出了一种基于FPGA的TH-UWB窄脉冲信号发生器的实现方法。信号采用脉冲位置调制,调制后的信号利用FPGA片内逻辑门的延时特性,编写延时程序产生携带调制信息的窄脉冲。在AlteraDE2开发平台下实现了全数字化的TH-UWB信号发生器。该发生器系统的信号调制、窄脉冲产生都在FPGA芯片内部进行,与传统模拟发生器相比,可以使整个发生器成本显著降低,易于实现,工作稳定,结构简单且便于系统调试和更改。时序仿真和硬件实测数据表明,所得信号能达到TH-UWB纳秒量级窄脉冲的各项要求。

一种基于DDS技术的电磁超声激励电源

为使激发电磁超声的能量转换效率最大化,介绍一种基于直接数字合成(DDS)技术的电磁超声(EMA)激励电源。电源具有脉冲窄,峰值电流大,且重复频率、脉冲频率、脉冲个数、激励时间延迟均可调等特点。详细介绍了DDS信号产生电路、单片机控制电路、功率放大及其与换能器的匹配等硬件和软件。

带内干扰抑制的超宽带脉冲设计

采用不同幅度和延迟的高斯函数脉冲组合来拟合抽样函数脉冲,利用拟合的抽样函数脉冲设计超宽带脉冲信号,实现美国联邦通信委员会制定的辐射掩蔽要求的高效逼近.该方法产生的脉冲波形具有实现简单、持续时间短、带外辐射功率小、容易进行时域或频域调节等特点.与已报道的几种脉冲比较,设计的脉冲可携带更多的能量,同时具有良好的带内(窄带或宽带)干扰抑制能力,能够和带内的其他通信系统更好的共存.最后,对设计的脉冲波形和最佳高斯波形的通信性能进行了比较,表明文中波形的性能明显优于最佳高斯波形.

适合对称天线的平衡输出高压纳秒级脉冲源研究(英文)

时域脉冲源是时域超宽带雷达系统中的重要部件,时域脉冲天线大多采用对称形式,如果用非平衡高压脉冲源激励,难以实现很好的宽带匹配。为此设计了一种新的电路形式,采用平衡输出的Marx电路级联,解决了脉冲源高幅度和平衡输出不能兼顾的问题。利用与对称天线进行的纳秒级脉冲收发实验验证了该电路的良好性能。

新型超宽带雷达发射机技术

对阶跃恢复二极管(SRD)在方波激励下的电特性作了较为深入的研究,根据SRD的特性将其等效为可变结电容和普通pn二极管的并联,可变结电容的模型以SRD的外特性实测数据为依据,用三段线性结电容来拟合SRD的结电容。提出了一种基于SRD、肖特基二极管和微带短路线产生超宽带(UWB)、单周期窄脉冲的方法,对窄脉冲产生电路的工作原理进行了理论分析和软件仿真,设计并实现了新型超宽带雷达发射机,经测试单周期窄脉冲的脉宽为400 ps,峰峰值为15 V,测试结果与分析仿真结果基本吻合,从而验证了SRD模型和对窄脉冲产生电路分析的正确性。

高效层叠平行板Blumlein脉冲产生器性能分析

采用时空图和矩量法对单和多平行板Blumlein脉冲产生器的输出特性作了详细分析.数值计算表明,为了获得良好的系统输出,开关的导通电阻必须尽可能小;为了获得最大的能量输出或最大的电压输出,所需采用的匹配负载电阻不同;多Blumlein层叠结构的电压匹配负载电阻可以通过单Blumlein的电压匹配负载来估计,而能量匹配负载电阻不能直接根据单Blumlein的能量匹配负载电阻来估算;Blumlein传输线的板间距与板宽之比决定了系统的电压匹配负载和能量匹配负载的大小,并显著影响匹配条件下的电压倍增因子和能量输出效率.

一种超宽带窄脉冲信号发生器的设计

宽度窄、幅度大的脉冲生成是探地雷达系统中要解决的关键问题之一。本文在比较了几种不同实现电路的优缺点,详细分析了雪崩三极管原理的基础,提出利用雪崩三极管的雪崩特性,实现超宽带、窄脉冲的生成。文中给出了电路原理图和实验结果,电路分为正、负脉冲2部分,可生成底宽为纳/亚纳秒级、正、负脉冲的峰-峰值高达160V的窄脉冲信号,并且脉冲拖尾的振荡起伏小,很好地满足了雷达系统的宽度窄、幅度大的要求。电路结构简单、参数可调、移植性强、适用范围广。

高分辨小型伽玛相机的数据采集触发电路

本文设计了一个数据采集触发电路,把伽玛相机位置读出信号的峰位检测转化为精度高的过零定时测量。该采集触发电路将输入信号全通滤波成形为一个有过零点的双极性信号,检测其过零点的位置检测峰位,产生触发脉冲,由单稳态触发器调节脉冲的脉宽和延时,用于后端数据采集系统的启动信号。实验证明:该触发电路性能稳定,对信号峰位的定时精度高,适用于高分辨小型伽玛相机的模块化开发。

SRD建模及其在冲激脉冲产生电路中的应用

分析了阶跃恢复二极管(SRD)的电特性,提出了一种SRD模型.该模型将SRD等效为一个非线性电容和非线性电阻的并联,为了精确获得非线性电容和非线性电容电压曲线,首先测得若干离散电压点的值,采用多项式分段拟合非线性电容和非线性电阻随电压变化的曲线,利用此模型对冲激脉冲产生电路进行了仿真.经测试脉冲宽度为200 ps,幅度为3.3 V,与仿真结果较吻合,验证了该模型的正确性.

采用雪崩晶体管产生窄脉冲

文中详细介绍了雪崩晶体管的工作原理,介绍和分析了一些可用于单脉冲选取、高速摄影控制、探地雷达以及固态脉冲源的典型电路,并给出了这些脉冲电路的测试结果。