基于電阻分壓器的納秒高壓脈沖測(cè)量系統(tǒng)研究.pdf

1、納秒級(jí)高電壓脈沖是極快的變化過程，被測(cè)脈沖前沿快、上升時(shí)間為亞納秒到十納秒范圍；被脈沖幅值高，通常為幾十千伏到兆伏級(jí)：快脈沖下的電磁干擾很嚴(yán)重，因此對(duì)測(cè)量系統(tǒng)提出了苛刻的要求。在由電阻分壓器和存儲(chǔ)示波器組成的測(cè)量系統(tǒng)中，分壓器和測(cè)量系統(tǒng)內(nèi)部各組成部分間的阻抗匹配與否，對(duì)測(cè)量結(jié)果影響很大。本文通過仿真進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，進(jìn)一步探討影響電阻分壓器性能的因素，探索改善分壓器性能的有效途徑，為高性能納秒脈沖電壓測(cè)量分壓器提供指導(dǎo)，同時(shí)試驗(yàn)設(shè)計(jì)出能夠滿

2、足納秒級(jí)高壓脈沖測(cè)量要求的小型分壓器.主要研究?jī)?nèi)容如下： 1.討論了測(cè)量系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能要求，分析了測(cè)量系統(tǒng)中電阻分壓器的動(dòng)態(tài)響應(yīng)性能。分析了電阻分壓器脈沖測(cè)量系統(tǒng)的性能影響因素，包括系統(tǒng)的阻抗匹配、高壓引線、輸出電纜、數(shù)字存儲(chǔ)示波器等.阻抗不匹配對(duì)測(cè)量系統(tǒng)影響很大，阻抗不匹配可能引起反射、振蕩及初始分壓比與穩(wěn)態(tài)分壓比的差異。介紹了阻抗匹配基本原理及常見的阻抗匹配方法。 2.對(duì)幾種常用仿真軟件進(jìn)行分析比較后，選用基于矩量法

3、的高頻電磁場(chǎng)仿真軟件FEKO對(duì)電阻分壓器結(jié)構(gòu)進(jìn)行仿真設(shè)計(jì)。 3.通過仿真分析得出：為了在分壓器輸出端得到理想的電磁脈沖波形，減小電磁波的反射，分壓器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)至關(guān)重要。通過對(duì)不同結(jié)構(gòu)仿真分析得出：分壓器前過渡段主要對(duì)輸出端電壓波形上升沿產(chǎn)生影響，使脈沖上升時(shí)間延長；后過渡段主要對(duì)電壓波形衰落部分產(chǎn)生影響，使電壓波形產(chǎn)生畸變。并用HFSS軟件輔助優(yōu)化設(shè)計(jì)電阻分壓器總體尺寸，分析表明：分壓器采用兩頭窄、中間寬的錐形過渡，在總長為200