[发明专利]一种基于串联层叠Blumlein微带传输线高压纳秒发生器

摘要

本发明公开了一种基于串联层叠Blumlein微带传输线高压纳秒发生器，其特征在于，包括电源系统、开关组、控制电路和Blumlein微带传输线。该装置通过对Blumlein型传输线充电，通过开关引入电压波，产生波的折反射在负载两端形成电压差从而形成输出脉冲电压。该装置利用4层PCB微带传输线代替传统的同轴传输线。同时利用多个PCB微带传输线板空间层叠结构的优势，从而可以实现较小面积下的可层叠微带传输线设计，研制了具有紧凑型、便携式、轻量化的高压纳秒脉冲发生器并用于生物医学实验。

主权项

1.一种基于串联层叠Blumlein微带传输线高压纳秒发生器，其特征在于，包括电源系统(1)、开关组(2)、控制电路(3)和Blumlein微带传输线(4)；所述电源系统(1)包括高压直流电源(101)和充电电阻(102)；所述开关组(2)包括+15VDC/DC隔离模块(201)、+15VDC/+5VDC转换模块(202)、光纤接收器(203)、驱动芯片(204)和MOSFETs串并联开关组(205)；所述控制电路(3)包括信号发生器(301)、光纤驱动器(302)、光纤发射器(303)和光纤(304)；所述Blumlein微带传输线(4)为多块PCB微带传输线板串联层叠形成，每块PCB微带传输线板为表面微带线，PCB板结构包括顶层布线层、底层布线层以及中间两层接地层，顶层布线层以及底层布线层的布线方式均采用导体带状蜿蜒设计，导体介质为铜，层与层之间通过绝缘介质隔离；所述Blumlein微带传输线(4)包括第一微带传输线(401)和第二微带传输线(402)；传输线的布线方式为关于对称轴对称布置，第一微带传输线(401)和第二微带传输线(402)内的铜带互相隔离，共同接地；所述高压直流电源(101)的正极通过导线与充电电阻(102)的一端连接，充电电阻(102)的另一端包括两条并联支路，一条支路与层叠Blumlein微带传输线(4)的第一微带传输线(401)铜带的首端连接，负载(5)串联在第一微带传输线(401)铜带的末端与第二微带传输线(402)铜带的末端之间，第二微带传输线(402)铜带的首端悬空，微带传输线(4)的地极与高压直流电源(101)地极连接；另一条支路通过导线与开关组(2)的MOSFETs串并联开关组(205)的漏极D连接，MOSFETs串并联开关组(205)的地极S连接到高压直流电源(101)的地极；所述信号发生器(301)的信号输出端与光纤驱动器(302)的输入端连接，信号发生器(301)加工产生的脉冲控制信号传输给光纤驱动器(302)；光纤驱动器(302)的输出端与光纤发射器(303)的输入端连接，传输光纤发射器(303)根据光纤驱动器(302)输出的驱动信号进行电/光转换；光纤发射器(303)的输出端与光纤接收器(203)的输入端通过光纤(304)连接，实现光信号的传输；所述驱动芯片(204)的电源端通过导线与隔离模块(201)的输出端连接，隔离模块(201)的电源输入端与15V电压线连接，隔离模块(201)为驱动芯片(204)供电；驱动芯片(204)的输出端与所述MOSFETs串并联开关组(205)的栅极G连接，驱动芯片(204)为MOSFETs串并联开关组(205)提供电流驱动；驱动芯片(204)的信号输入端与光纤接收器(203)的信号输出端连接，驱动芯片(204)接收来自光纤接收器(203)的电信号；所述光纤接收器(203)的电源输入端通过导线与转换模块(202)的输出端连接，转换模块(202)的电源端与15V电源线连接，转换模块(202)将15V电压转换为5V电压给光纤接收器(203)供电。