高稳定度全固态脉冲源的优化设计与评估

为了给电子设备的电磁脉冲环境效应研究提供稳定度高和重复性好的电磁脉冲源,基于雪崩三极管的雪崩效应,采用10级Marx电路结构研制出了一种高稳定度电磁脉冲源。首先对影响脉冲源稳定性的首要因素—三极管的选择作了详细阐述,然后分析了整个脉冲源的稳定性,并给出了相应的优化措施以提高其稳定性,最后提出了脉冲源波形稳定性的评估方法。结果表明,所研制脉冲源的输出负脉冲前沿<3 ns,全底脉宽约为10 ns,峰值电压约为1.5 k V,峰值电压、前沿和脉宽的变异系数均<5%,验证了输出脉冲的高重复性,表明其可以满足电子设备的电磁脉冲敏感度试验的高稳定度要求。

功率合成全固态脉冲源外场目标探测试验

为给冲击雷达提供理想的发射源,利用功率合成技术,将多个数kV,ns级的固态脉冲源合成为MW量级的高功率脉冲源;为研究冲击雷达目标特性,设计了一套由功率合成的全固态脉冲发射机、超宽带平面TEM喇叭发射天线阵、超宽带开槽接收天线阵、正交解调采样接收机、主控计算机组成的冲击体制雷达目标探测系统;采用增大收发天线、目标与地面的距离以及在目标回波中加时间窗的方法,成功探测到2 km处在光学区RCS为0.01 m2的目标;采用16个发射单元的目标回波信号比采用8个发射单元时明显,这表明功率合成在采用较多发射单元时效果更为明显。

UWB冲激雷达全固态高重频脉冲源设计

超宽带（UWB）冲激雷达中脉冲源的峰值功率和重复频率是其主要指标，通常，气体开关源和油开关源拥有很高的峰值功率，但其稳定度指标很差，最大重频较低；全固态源拥有很好的稳定度指标和较高的重频，但其峰值功率较低。前期工作中利用相干合成技术对提高雪崩管全固态源脉冲源峰值功率进行了研究。在此基础上，本文利用相干合成技术对进一步提高雪崩管固态脉冲源的重频进行了研究，指出了脉冲源单元的高稳定度是合成的基础，分析了电路合成与空间合成两种相干合成的方式。最后，根据需要研制出了32单元的4路电路合成和8路空间合成的脉冲源，峰值功率0．2MW，重频可达300kHz，其脉宽抖动与峰值抖动均小于1％，峰值功率合成效率可达90％-95％．

全固态快沿脉冲源功率合成的设计与分析

全固态快沿脉冲源具有小型化、高稳定性、高重复频率、输出功率低等特点,为了克服单个脉冲源输出功率低的问题,利用ADS仿真软件建立了多节蛇形微带线结构的功率合成器,并用实验验证了功率合成的效果。利用两路高稳定度的脉冲子源作为功率合成的两路输入,通过该功率合成器使两路快沿双指数信号合成为一路快沿双指数信号,实现了功率的提高。实验中脉冲子源的幅度为1.1kV,前沿约为2ns,脉冲宽度为10ns;两路信号合成后,输出电压为1.6kV,前沿约为2ns,脉冲宽度为18ns。实验验证了该功率合成模块的可行性,该合成模块还可推广至多路的脉冲子源的功率合成,实现提高快沿双指数脉冲功率的目的。

全固态高稳定度纳秒脉冲源的相干合成技术

单个子源的稳定度指标是多源相干合成技术的关键。文章首先对脉冲源稳定度指标进行了定义，并指出全固态纳秒脉冲源具有较高的稳定度指标，在相干合成中具有潜在优势。对脉冲时基抖动、波形抖动机理进行了深入分析，给出了高稳定度子源设计的关键技术途径，采用过触发、欠容量等具体改善方案，有效提高了子源的时基稳定度和波形稳定度，单个子源脉宽抖动小于等于1％，峰值抖动小于等于1％，单次短时抖动小于等于20ps，长时漂移小于等于100ps／min。最终成功实现了256单元的16×16路电路-空间综合合成，研制出30MW全固态高稳定度多路相干合成纳秒脉冲源，脉冲源16路输出端口最大时基离散度小于30ps，合成峰值电压抖动小于1％，合成峰值电压效率可达到90％～95％。

全固态快沿电磁脉冲源的模拟及特性分析

为了给脉冲源的参数选择和电磁脉冲防护提供理论支撑,首先对雪崩三极管的雪崩效应以及全固态快沿电磁脉冲源的工作原理进行阐述。然后通过对雪崩三极管导通过程简化,建立了该脉冲源的等效模型,分析了该脉冲源的时域特性,通过自定义曲线拟合方法,首次得到了脉冲源输出波形的数学表达式,并验证了它的有效性,最终确定了脉冲源的具体理论模型。依据此表达式的参数,通过对脉冲电流的频域分析表明:电流的振幅主要集中在0~200MHz之间,90%以上的能量都分布在810MHz以内。

一种新型50MW全固态高压纳秒脉冲源设计

介绍一种输出功率50 MW的新型全固态高重频高压纳秒脉冲源设计,提出了一种高压纳秒脉冲源线路功率合成设计实现新方法,并用实验证实了该方法的有效性和可行性,实现了全固态、高重频、高压、纳秒脉冲源的高功率输出,满足了实际应用需求。解决了输出功率50 MW全固态纳秒脉冲源设计实现方法、多个高压纳秒脉冲源的高精度同步(小于50ps)、高稳定全固态高压纳秒脉冲源单源模块设计、系统设计的电磁兼容等关键技术问题。采用该线路功率合成新方法设计的高压纳秒脉冲源将为先进高性能小型全固态高重频高压纳秒脉冲源设计提供基础技术支撑。

基于分数比可饱和脉冲变压器的全固态脉冲驱动源初步研究

设计了一台基于分数比可饱和脉冲变压器的全固态脉冲驱动源,其核心部件为分数比可饱和脉冲变压器,用来实现固态磁开关、脉冲调制、电压升压等功能,再借助Marx技术、磁开关技术和反谐振网络调制技术建立全固态脉冲驱动源,初步实验结果表明当直流电源提供100 V的充电电压时,该全固态脉冲驱动源可输出14.4 kV左右的准方波信号,脉宽约194 ns,验证了该技术方案实现输出百纳秒准方波信号的可行性,为建立百MW长脉冲信号输出的全固态脉冲驱动源模块提供了设计思路。

脉冲式半导体激光器端面抽运主振荡-功率放大器及腔外倍频系统

利用脉冲式半导体激光器(LD)具有高峰值功率的优点,通过对抽运光和基频光的模式进行匹配,构建了一台脉冲式LD抽运腔倒空结构的主振荡器和功率放大器,并对其进行了腔外倍频实验。实验结果表明,系统实现了非常紧凑的结构,脉冲式LD抽运的方式能够提高振荡器和功率放大级的能量输出,更好地消除热畸变的影响,从振荡器可以获得脉冲宽度达3.7 ns、脉冲能量约为4 mJ的基频激光脉冲输出,经功率放大和腔外倍频后,能够得到脉宽3.4 ns、脉冲能量为3.2 mJ的绿光输出,倍频效率为40%,脉冲峰值稳定性为5%(均方根值),发散角约为0.5 mrad。