[发明专利]一种基于并联固态开关的超宽谱强电磁脉冲产生电路

权利要求书

1.一种基于并联固态开关的超宽谱强电磁脉冲产生电路，其特征在于，包括直流充电电源、充电隔离电阻、并联固态开关、主回路级间电容、触发信号输入端口、高压脉冲输出端口；

所述直流充电电源，用于向脉冲源电路提供直流偏置电压，在并联固态开关未导通时，对主回路级间电容充电，并使固态开关处于临界雪崩状态；

所述充电隔离电阻用于调节主回路充电速度；在并联固态开关导通时，其作为放电回路中的隔离电阻；

设置n级并联固态开关，每一级并联固态开关由两个相同型号雪崩三极管组成，两个雪崩三极管的基极与发射极分别短接，并连接到前一级间电容；两个雪崩三极管集电极相连后，连接到后一级间电容；其未导通时，电路处于充电状态，直流充电电源对级间电容并联充电，雪崩三极管集电极与发射极之间导通后，级间电容对负载串联放电，进而形成高压脉冲输出；

所述n根据需要输出脉冲的幅值大小设置，依据公式(1)估算：

其中：V_out为输出电压幅值；R_L为负载电阻；

R_Q为每一级并联固态开关导通时的等效内阻，单个雪崩三极管导通内阻为r时，则由2个雪崩三极管并联而成的每级固态开关等效内阻R_Q＝r/2，应用中r取值为2～3Ω；

R₁为放电回路导线电阻；V_cc为直流充电电源的电压幅值；

所述主回路级间电容，作为脉冲产生电路的储能元件，在充电回路中通过直流充电完成电能储存，在n级并联固态开关导通时串联形成放电回路，对负载输出高压脉冲，通过调节电容值来改变输出脉冲后沿时间，进而控制输出脉宽；

所述触发信号输入端口，为第一级并联固态开关输入触发信号，使处于临界雪崩状态的固态开关迅速导通；接着第二级并联固态开关的收集极与发射极在过电压和快前沿电压的综合作用下继续迅速导通，随后各级并联固态开关的导通都以此类推，所有主回路级间电容串联形成放电回路；

所述高压脉冲输出端口，在主回路开始放电时，最后一级电容的右端与地之间最大会产生大小为直流偏置电压m倍的电势差，其中m与并联开关的级数n相同，在高压脉冲输出端口连接负载，即可在负载上获得高压时域脉冲输出。

2.根据权利要求1所述的一种基于并联固态开关的超宽谱强电磁脉冲产生电路，其特征在于，连接到每一级中两个并联固态开关的微带线要保持严格的结构对称，以保证两个并联固态开关能够同时导通，从而实现提高并联固态开关通流能力的目的。

3.根据权利要求1所述的一种基于并联固态开关的超宽谱强电磁脉冲产生电路，其特征在于，选用高频微波板材作为印制电路板基板，用以控制电路结构产生的杂散参数，从而降低杂散参数对输出脉冲波形的影响。

4.根据权利要求1所述的一种基于并联固态开关的超宽谱强电磁脉冲产生电路，其特征在于，所述雪崩三极管采用贴片封装形式的雪崩三极管。

5.根据权利要求1所述的一种基于并联固态开关的超宽谱强电磁脉冲产生电路，其特征在于，所述隔离电阻的电阻值设定大于10k欧姆，用以保证级间电容都对负载放电。

6.根据权利要求1所述的一种基于并联固态开关的超宽谱强电磁脉冲产生电路，其特征在于，所述电路依据脉宽、工作重频、输出幅值等实际要求，对电路中的电阻值、电容值、并联固态开关的级数、输出波形参数进行定制设计，用以满足多种应用需求。