高速高压超短脉冲在容性负载上的测量及分析

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1、第八届中国光电通信论坛会议论文集高速高压超短脉冲在容性负载上的测量及分析邵冲李新碗李铭(上海交通大学。区域光纤通信网与新型光通信系统”国家重点实验室)摘要：高速高压超短脉冲在多个领域具有广泛的应用。利用传输线终端反射的原理和高速开关产生高速高压的超短脉冲信号是一种通用办法。然而，当脉冲信号加载到一个容性负载时，终端负载的不匹配会导致信号的反射。反射信号可能再次回到负载器件上。形成二次导通，并带来应用上缺陷。本文通过理论分析和仿真实验，提出了一些改进措施，可以有效抑制反射信号。关键词：高速高压超短脉

2、冲；传输线；客性负载MeasurementandanalysisofhighspeedhighvoltageultrashortpulseoncapacitiveloadShaoChongLiXinwanLiMing(TheStateKeyLaboratoryonFiber-OpticLocalCommunicationNetworksandAdvancedOpticalCommunicationSystemsShanghaiJiaoTongUniversity)AbsWactIhighspeed

3、highvoltageultrashortpulsehasbeenwidelyusedinmanyfields．Generatingahighspeedhighvoltageultrashortpulsebymakinguseofthetheoryofterminalreflectionoftransmissionlineandahighspeedswitchisageneralmethod．However，whenapulsesignalisappliedtoacapacitiveload，th

4、emismatchingofterminalloadleadstosignal。Sreflection．Thereflectingsignalmaycomebacktotheloadagainandmakeitsecondaryconducted．Itwillbringsometroublesinapplication．Throughtheoreticalanalysisandsimulation，weproposesomeimprovementwhichcansuppressthereflect

5、ingsignaleffectively．Keywords：higllspeedhighvoltageultrashortpulse；transmissionline；capacitiveIoad1、引言微弱光学图像信号的增强探测，目前越来越多地应用于国防安全、工业、科研、医疗等领域¨怕1。高速选通型的微光图像探测不仅使微光探测器件的性能大大提高，同时也延长了器件的使用寿命协1。图像的选通需要有高速高压的电脉冲对光阴极进行一62—第八届中国光电通信论坛会议论文集驱动【4】。微光探测器件在电学参数上

6、表现为大客性，高阻抗15’。一般的高速电路都要求负载为50fl的匹配负载，这给驱动微光探测器件带来了一些困难。利用传输线终端反射的原理和高速开关可以产生高速高压的超短脉冲信号。在电路测试中，发现由于负载呈容性，在终端与特征阻抗为5012的同轴线不匹配，信号产生了反射。脉冲发生器的输出阻抗是无穷大，这会导致负载反射回来的信号再次反射，这将导致光阴极的二次导通，不利于在高速选通相机中使用。通过理论计算和仿真分析，我们提出了延长传输线，适当减小负载电阻和反向偏置三种方法来抑制反射信号，有效避免了光阴极的

7、二次导通。2、电路原理和测试利用传输线终端反射的原理和一个高速开关实现了一个高速(边沿亚纳秒级)高压(一200V)的超短脉冲信号发生器，选用不同长度的脉冲形成线(图1中L1)可以得到不同的脉宽。图1高速高压超短脉冲测试原理图高速高压超短脉冲产生原理：起先，开关K是断开的，由一400V电源通过500kfl的电阻对传输线Ll进行充电，L1充电完成后，L1上电压为一400V；开关K闭合，此时，Ll和L2的瞬态输入阻抗均为特征阻抗50fl，于是c点电压由OV变为一200V，a点产生一个+200V的电压波向

8、右传播，和LIP原先一400V电压叠加，线上电压变为一200V，电压波传播到b点时，由于开路反射系数为1，反射电压波幅度为+200V，向左传播，和线上一200V电压叠加，线上电压变为0V，传播到a点时，电源端内阻500kf2，可视为开路，此时c点电压由一200V变为OV，脉冲输出结束。由以上原理可知，脉冲的宽度即为信号在L1上的往返时间，由L1的长度和信号传．63．第八届中国光电通信论坛会议论文集播的速度决定。信号在传输线中传播的速度由公式：v=l／√￡。￡，“。u，决定。表示真空