双极高斯脉冲信号源与朗缪尔三探针的研究

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1、电子科技大学UNIVERSITYOFELECTRONICSCIENCEANDTECHNOLOGYOFCHINA硕士学位论文MASTERTHESIS论文题目双极高斯脉冲信号源与朗缪尔三探针的研究学科专业等离子体物理学号201021040104作者姓名张春艳指导教师赵青教授博导万方数据分类号密级注1UDC学位论文双极高斯脉冲信号源与朗缪尔三探针的研究（题名和副题名）张春艳（作者姓名）指导教师赵青教授博导电子科技大学成都（姓名、职称、单位名称）申请学位级别硕士学科专业等离子体物理学提交论文日期2013.04论文答辩日期2013.05学位授予单位和日期电子科技大学2013年6月日答辩委员会

2、主席评阅人注1：注明《国际十进分类法UDC》的类号。万方数据THERESEARCHONBIPOLARGAUSSPULSESOURCEANDLANGMUIRTRIPLEPROBEAMasterThesisSubmittedtoUniversityofElectronicScienceandTechnologyofChinaMajor:PlasmaPhysicsAuthor:ZhangChunyanAdvisor:Prof.ZhaoQingSchool:SchoolofPhysicalElectronics万方数据独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得

3、的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。作者签名：日期：年月日论文使用授权本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后应遵守此规定

4、）作者签名：导师签名：日期：年月日万方数据摘要摘要20世纪60年代，国外提出了将冲击型脉冲信号应用在探地雷达（GPR,GroundPenetratingRadar）技术中，凭借冲击脉冲极窄的脉冲宽度，丰富的频谱，较高的幅值，大大提高了目标的探测分辨率与探测距离。冲击型脉冲信号源要求脉宽达到纳秒量级，幅度达到上千伏，同时幅值稳定性以及波形稳定性要求较高，重频特性要好，因此具有一定的技术难度。目前国内大多集中在单极性脉冲源的研究，其频谱中低频分量所占比例较大，很难辐射出去。且在探地雷达的应用中，考虑到发射天线属于平衡类的对称天线，双极性脉冲更适宜应用于天线辐射，且其低频分量比单极性脉冲

5、少，有利于提高辐射效率。目前国内尚无此类商用型脉冲源，因此对于双极性冲击脉冲源的研究具有较高的工程应用价值。在脉冲源研究方面，首先从理论分析出发，对高斯脉冲波形进行分析，比较几种半导体开关的脉冲产生技术，得出雪崩管适合输出高幅值窄脉冲，通过脉冲耦合技术可以生成双极性脉冲。利用纯电子学的方法搭建双极脉冲发生电路，利用Pspice软件对电路进行仿真，优化电路参数，接着针对PCB的制作中器件的选择、板材的选择以及布局布线进行介绍。按照理论优化方案设计加工了16级雪崩管MARX电路脉冲源，电路调试过程中出现的串扰现象采取一系列措施进行抑制。通过实验测试得到输出脉冲波形峰峰间的宽度为3.05

6、ns，幅度为952V，拖尾振荡幅值为72V。对时域脉冲进行傅里叶变换，得到脉冲频谱，覆盖600MHz的范围，中心频率为120MHz，与仿真结果基本吻合，验证了方案的可行性。本文前半部分对高斯脉冲源的研究进行介绍，后半部分介绍朗缪尔三探针的研究。在低温等离子体中，利用静电探针可以对等离子体的空间分布进行测量，被证明是一种简单有效的诊断方法，三探针诊断电路中不需要扫描电源，特别适用于瞬态条件等离子测量。本文从单探针、双探针出发介绍探针的基本原理与探针结构，分析了影响探针伏安曲线的几种因素。检测电路中加入光电耦合器，有效防止等离子内部电磁辐射对后面数据采集系统的干扰，电流检测电路中引入采

7、样电阻，将电流值转化为电压值进行测量。经过实验调试，电路板可顺利通过1MHz以上正弦信号，完全满足对瞬间来流激波管内的等离子体信号频率的诊断需求。关键词：探地雷达，超宽带，脉冲源，等离子体诊断，朗缪尔三探针I万方数据ABSTRACTABSTRACTNineteensixties,researchersabroadappliedtheimpactofpulsesourcetoGPRforthefirsttime.Theimpactofpulsesourcewithver