基于光導開關(guān)的瞬態(tài)電磁脈沖系統(tǒng)傳輸線路與天線的研究.pdf

1、超寬帶源和天線在瞬態(tài)雷達和通信系統(tǒng)中具有廣泛的應(yīng)用前景。目前，超寬帶電磁脈沖的產(chǎn)生是一個極具挑戰(zhàn)性的工作。它可以產(chǎn)生100ps上升沿，電壓幅度超過10kV，脈沖寬度可從130ps到幾個ns。產(chǎn)生超寬帶電磁脈沖的關(guān)鍵是高壓開關(guān)技術(shù)。人們已經(jīng)使用氣體和油作為開關(guān)介質(zhì)完成了各種實驗。與傳統(tǒng)的氣體或液體開關(guān)相比，光導固體開關(guān)(photoconductive semiconductor switches，簡稱PCSS)具有觸發(fā)無抖動、寄生電抗小、

2、上升時間快、關(guān)斷時間短、重復(fù)頻率高等優(yōu)良特性。而在光導開關(guān)中，GaAs光導開關(guān)與Si光導開關(guān)相比具有響應(yīng)速度快、傳輸效率高、耐高壓的能力強，尤其是它除可以按常規(guī)的線性模式工作以外，還存在一種高增益的非線性工作模式，這種模式可使光導開關(guān)導通的光能比常規(guī)模式降低3～5個數(shù)量級，從而為光導開關(guān)的小型化，實用化，集成化提供了現(xiàn)實的可能性，因而倍受人們的關(guān)注。因此它將在超寬帶脈沖產(chǎn)生領(lǐng)域有著極其廣闊的應(yīng)用前景。 本文主要研究了各種以光導開

3、關(guān)為核心器件的電脈沖成形電路：Auston電路、Blumlein脈沖形成線，對其輸出轉(zhuǎn)換效率進行比較，并進行實驗研究。設(shè)計了一種微帶型Blumlein線，在非理想和非線性模式的光導開關(guān)的條件下，實驗測得其最高電壓轉(zhuǎn)換效率達63.1％，并通過指數(shù)漸變槽天線實現(xiàn)電磁脈沖的輻射。 本文還采用理論分析、數(shù)值仿真和實驗等手段對槽天線和電路與天線的一體化進行了研究。研究了天線的方向性、副瓣電平、阻抗，為超寬帶槽天線和電路與天線的一體化的實現(xiàn)