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高重频脉冲功率技术及其在新型等离子天线系统中的应用

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高重频脉冲功率技术及其在新型等离子天线系统中的应用

作者：张耀上海交通大学

学位级别：硕士

脉冲功率技术在经过几十年的发展后,如今正处于从实验室走向应用、从国防科研走向工业的重要阶段,从技术角度讲正处于第五代技术突破——发展重复频率脉冲功率技术的阶段中。目前,重复频率的脉冲功率技术在军事技术、环境保护、生物医... 详细信息

脉冲功率技术在经过几十年的发展后,如今正处于从实验室走向应用、从国防科研走向工业的重要阶段,从技术角度讲正处于第五代技术突破——发展重复频率脉冲功率技术的阶段中。目前,重复频率的脉冲功率技术在军事技术、环境保护、生物医疗、工业加工等领域都有着重要应用,国内外对该领域的研究也日益重视,近年来涌现出许多可喜的研究成果。在该背景下,结合本研究组在研的一套新型全光等离子天线系统的设计需求,围绕高重频脉冲功率技术展开了一系列研究。本文基于两款不同的MOSFET开关,分别采用单向化脉冲子网络合成技术方案和单路低压高速MOSFET开关方案,设计了两款重复频率达400kHz的极高连续重频脉冲源,前者最高脉冲幅值为4500V,但较为复杂,后者结构相对简单,但由于受MOSFET开关的限制最高脉冲幅值仅为1200V。文中对两种方案的设计与实现的细节,以及技术创新突破点展开了详细的阐述与探讨,分别对两套方案进行了实验研究。采用变压器对前级已生成的脉冲进行升压是脉冲源设计的一条路径,在此领域中传输线变压器以其良好的频响特性和较好的脉冲波形保持性能而成为研究的热门。为此,本文对传输线变压器展开了详细的理论探讨,结合传输线等效电路提出了一种适用于高重频功率脉冲的改进电路模型,并基于此设计并实现了一款6阶传输线变压器,实验中将400kHz,600V的前级脉冲升压到近1800V,且输出波形无明显畸变,性能接近理想。为更高阶的传输线变压器设计打下了基础。同时还通过对传统脉冲变压器的分析与改进,设计出制作出一款新的脉冲变压器,变压器初次级线圈匝数比为1：15,实际实验中将400kHz,500V的前级脉冲升压到8000V,输出脉冲上升沿为100ns,升压比达到16。该指标(幅值8000V,连续重频400kHz)的脉冲源在国内尚属首例,在国际上也较为优秀(国际上同等级指标产品对我国技术禁运)。可以预见其在国防、基础研究和工业生产中都将有重要、广阔的应用前景。本文最后将该脉冲源作为基于介质阻挡放电(DBD)的真空紫外光(VUV)准分子灯的激励进行实验,该准分子灯在新型全光等离子天线系统中作为光激励源使用。实验中以准分子灯的反应釜作为DBD放电负载,成功实现了放电现象,初步证实了在研新型全光等离子天线系统DBD放电理论部分的正确性。

关键词：高重频脉冲固态开关传输线变压器电磁兼容散热设计介质阻挡放电

高重频脉冲干扰对GPS接收机前端的干扰机理分析

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空军预警学院学报 2021年第4期35卷 248-253页

作者：王统刚彭世蕤王广学空军预警学院武汉430019

为更好地对GPS接收机实施压制式干扰,从高重频脉冲对典型GPS接收机前端作用的角度,分析了非线性失真模型和不同条件下参数对干扰效果的影响,并进行了仿真.理论分析和仿真结果表明,当干扰的平均功率一定时,脉冲宽度越小,脉冲重复频率越小... 详细信息

为更好地对GPS接收机实施压制式干扰,从高重频脉冲对典型GPS接收机前端作用的角度,分析了非线性失真模型和不同条件下参数对干扰效果的影响,并进行了仿真.理论分析和仿真结果表明,当干扰的平均功率一定时,脉冲宽度越小,脉冲重复频率越小,干扰效果越好;当干扰的峰值功率一定时,脉冲宽度越大,脉冲重复频率越小,干扰效果越好;当落入接收机的干扰功率超过线性器件的输入1 dB压缩点,即产生非线性失真时,前端的信干噪比会大幅降低,干扰效果更佳.

关键词： GPS接收机高重频脉冲干扰机理非线性失真

利用半绝缘砷化镓体雪崩产生高压高重频纳秒电脉冲的研究

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利用半绝缘砷化镓体雪崩产生高压高重频纳秒电脉冲的研究

作者：王力西安理工大学

学位级别：硕士

脉冲功率技术是利用开关或储能器件对一定时间宽度的能量进行压缩,输出高功率短脉冲的技术。因此,如何提高输出脉冲的功率和压缩脉宽是脉冲功率技术的关键。开关技术是脉冲功率技术的关键环节,高重复频率、全固态和小型化是当前开关技... 详细信息

脉冲功率技术是利用开关或储能器件对一定时间宽度的能量进行压缩,输出高功率短脉冲的技术。因此,如何提高输出脉冲的功率和压缩脉宽是脉冲功率技术的关键。开关技术是脉冲功率技术的关键环节,高重复频率、全固态和小型化是当前开关技术的主流发展趋势。基于GaAs光电导开关非线性延迟模式的实验现象,我们提出了利用雪崩触发半绝缘GaAs导通的研究思路。利用雪崩触发半绝缘GaAs导通,能够让GaAs光电导开关摆脱激光限制,实现一种新型的高压雪崩管。通过对电极形状的优化设计,我们在半绝缘GaAs材料上制作非对称尖端电极,形成实验样品。实验表明这种样品能够利用直接施加高压,局部雪崩的方式触发导通。导通后半绝缘GaAs样品能够像光电导开关非线性模式一样持续导通,并伴随样品电场锁定。在此基础上,论文开展了利用半绝缘GaAs体雪崩产生高重频纳秒脉冲的实验研究,完成了以下工作:1.在半绝缘GaAs样品上制备非对称电极形成实验样品。在对样品的静态伏安特性测定的基础上,利用电容储能测试电路,测试了体雪崩样品脉冲输出特性,产生了脉冲宽度为5.5ns,1.9kV的单发高压电脉冲。2.根据半绝缘GaAs体雪崩样品的伏安特性,设计了基于高压交流电源的高重频运行实验方案,开展了雪崩样品在交流电源下的重频实验研究。在两种不同的供电模式中,分别产生了脉冲宽度493.8ns,幅值5.92kV,频率52.2kHz和脉宽243ns,幅值4.39kV,频率40kHz的电脉冲。3.测定了高温下GaAs雪崩样品的伏安特性,发现高温下样品呈现显著的电流控制型负阻特性。与室温下的伏安特性不同的是,高温下样品电场锁定特性消失,无论是升压过程还是降压过程,样品均表现出负阻特性,其负阻数值随温度升高而降低,在70℃时高达2.4MΩ。根据样品表现出的高温负阻特性,解释了高重频模式下电流尖峰的形成机理。半绝缘GaAs体雪崩产生重频脉冲,是一种新型产生高重频脉冲的方法,有望以雪崩的模式,实现几十kHz高压纳秒重频脉冲。对半绝缘GaAs体雪崩现象的深入研究将为固态开关领域注入新活力。

关键词：高重频脉冲深能级体雪崩

一种用于高重频窄脉冲的六级传输线变压器的研制

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电子技术（上海） 2013年第3期40卷 68-70页

作者：张耀刘楠楠袁斌高速电子系统设计与电磁兼容研究教育部重点实验室上海交通大学

文章针对传统传输线变压器(Transmission Line Transformer,TLT)电路模型,结合传输线等效电路,给出了一种用于高重频窄脉冲的TLT改进电路模型,根据该模型推导出6级TLT的升压公式,设计并使用高压双导线和NiZn铁氧体制作出一款6级TLT。将... 详细信息

文章针对传统传输线变压器(Transmission Line Transformer,TLT)电路模型,结合传输线等效电路,给出了一种用于高重频窄脉冲的TLT改进电路模型,根据该模型推导出6级TLT的升压公式,设计并使用高压双导线和NiZn铁氧体制作出一款6级TLT。将一300V 200ns、400kHz的脉冲作为TLT输入,得到1800V的脉冲输出,升压比达到理想的6,波形基本无畸变。

关键词：传输线变压器电路模型高重频脉冲

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一种新疑的高重频脉冲固体激光电源

电光系统 2002年第4期 38-39,59页

作者：马京川中国电子科技集团公司第二十七所郑州450005

介绍一种全桥串联谐振技术。采用恒流充电技术对开关电源技术结合设计的方法，设计出频率高达120Hz脉冲固体激光电源。由于丢掉了笨重的工频变压器和利用较高的开关频率、降低了谐振的电感量，从而使电源的体积和重量减少，效率提高。

关键词：高重频脉冲固体激光电源谐振恒流充电脉冲激光电源激光器

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对被动导引头的高重频脉冲干扰布阵问题研究

空军预警学院学报 2018年第6期32卷 430-434页

作者：南昊彭世蕤刘锐王晓燕空军预警学院 94860部队

针对基于高重频脉冲的干扰技术在保护雷达抗反辐射攻击时的布阵问题,首先分析了干扰机与己方雷达的电磁兼容问题;其次考虑导引头波束宽度对干扰机布阵的限制,建立了布阵区域的数学模型;最后进行了仿真,给出了干扰机在实际作战条件下的... 详细信息

针对基于高重频脉冲的干扰技术在保护雷达抗反辐射攻击时的布阵问题,首先分析了干扰机与己方雷达的电磁兼容问题;其次考虑导引头波束宽度对干扰机布阵的限制,建立了布阵区域的数学模型;最后进行了仿真,给出了干扰机在实际作战条件下的布阵区域.这为基于高重频脉冲的干扰技术的作战应用提供了参考.

关键词：高重频脉冲电磁兼容被动导引头布阵区域

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多晶硅的高重频皮秒脉冲激光损伤研究

科技创新与应用 2016年第34期6卷 63-64页

作者：李星辰吴强孙鹏飞蔡鹏程辛敏思长春理工大学吉林长春130000

文章进行了高重频皮秒激光辐照多晶硅的损伤实验研究,分析了多晶硅材料激光辐照区域的损伤形貌,探究了多晶硅的多脉冲损伤损伤机制。实验结果表明:多晶硅的损伤形貌主要分为热熔区、热影响区及激光无作用区三个区域。多晶硅的多脉冲损... 详细信息

文章进行了高重频皮秒激光辐照多晶硅的损伤实验研究,分析了多晶硅材料激光辐照区域的损伤形貌,探究了多晶硅的多脉冲损伤损伤机制。实验结果表明:多晶硅的损伤形貌主要分为热熔区、热影响区及激光无作用区三个区域。多晶硅的多脉冲损伤机制主要是热积累和微缺陷积累。

关键词：多晶硅高重频脉冲激光损伤损伤机理

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电子干扰设备对被动导引头的干扰效能分析

舰船电子工程 2022年第7期42卷 75-78,96页

作者：艾盼钱欢何缓王广学空军预警学院武汉430019

强电子干扰可压制被动导引头接收机,从而实现对抗反辐射武器的攻击以保护目标雷达的安全。为进一步分析电子干扰设备发射高重频脉冲对导引头宽带接收机的干扰效果,从评估指标脉冲截获数出发,首先分析了数字式宽带接收机和模拟宽带接收... 详细信息

强电子干扰可压制被动导引头接收机,从而实现对抗反辐射武器的攻击以保护目标雷达的安全。为进一步分析电子干扰设备发射高重频脉冲对导引头宽带接收机的干扰效果,从评估指标脉冲截获数出发,首先分析了数字式宽带接收机和模拟宽带接收机的脉冲截获概率,然后分别对这两种接收机的脉冲截获概率进行仿真,进而算出脉冲截获数。结果表明高重频干扰脉冲实现了对宽带接收机的压制,降低了雷达信号发现概率,是对抗被动导引头的有效方法。

关键词：被动导引头宽带接收机脉冲截获数高重频脉冲干扰效能

基于热释电探测器的重频脉冲激光诊断(英文)

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中国光学 2011年第4期4卷 404-410页

作者：张磊邵碧波杨鹏翎王振宝闫燕西北核技术研究所激光与物质相互作用国家重点实验室陕西西安710024

以热释电探测器的工作原理为基础,研究了热释电探测器对重频脉冲激光的瞬态响应特性,建立了热释电探测器对单脉冲激光辐照响应的工作模型,分析了影响探测器频率特性的主要因素。根据材料和结构参数模拟计算了实际应用中的响应模型。设... 详细信息

以热释电探测器的工作原理为基础,研究了热释电探测器对重频脉冲激光的瞬态响应特性,建立了热释电探测器对单脉冲激光辐照响应的工作模型,分析了影响探测器频率特性的主要因素。根据材料和结构参数模拟计算了实际应用中的响应模型。设计了信号检测电路并对其进行计算仿真。完成了探测器的频率响应、脉宽响应等实验测量,验证了热释电探测器用于高重频、窄脉冲激光能量测量的可行性。

关键词：热释电探测器高重频脉冲脉冲激光信号信号检测电路