微分積分型脈沖高壓分壓器的研制.pdf

1、由于科技的迅猛發(fā)展，我們所處的生活環(huán)境在不斷發(fā)生變化，電磁危害無處不在。電磁脈沖是一種瞬態(tài)電磁現(xiàn)象，從時域上看，具有極快速的前沿，較窄的脈寬;從頻域上看，覆蓋了較寬的頻帶。因此在高壓脈沖的產(chǎn)生、實驗系統(tǒng)的搭建中，測量方法一直是脈沖電磁場研究領(lǐng)域的重點也是難點。本文設(shè)計了微分積分型的脈沖高壓分壓器，響應(yīng)時間.1ns左右，可耐脈沖電壓峰值20kV以上。主要研究內(nèi)容如下:
　　1)對電磁脈沖信號從時域和頻域上的特點進行分析，從理論上對微

2、分積分型測量系統(tǒng)的各個參數(shù)對測量性能的影響進行分析，介紹了基于微分積分型脈沖高壓分壓器的實現(xiàn)方法。
　　2)對同軸型微分器用CST仿真的方法，確定微分探針的形狀、大小和位置對微分信號和傳輸信號的影響。再對微分器外導(dǎo)體和內(nèi)導(dǎo)體進行設(shè)計，內(nèi)外導(dǎo)體尺寸要滿足特性阻抗的匹配，內(nèi)外導(dǎo)體之間添加介質(zhì)以提高耐壓性并且可以增加內(nèi)外導(dǎo)體之間的距離。設(shè)計的微分器時間響應(yīng)在1ns以內(nèi)，頻率響應(yīng)能夠達到3GHz以上。
　　3)對于積分環(huán)節(jié)采用三種不

3、同方法。第一種用軟件積分方法。第二種使用無源積分器，通過Cadence仿真分析了各個雜散參數(shù)和分布參數(shù)對積分器頻帶的影響大小，得出積分電阻上的分布電容和積分電容上的雜散電感對頻帶影響最大，選擇多個低阻值電阻串聯(lián)作為積分電阻和穿芯電容作為積分電容，可以減小這兩個雜散參數(shù)，設(shè)計的無源積分器頻率范圍為3MHz～310MHz。第三種是有源積分方法，設(shè)計中增加反饋電阻來減小積分“漂移”，通過元器件的選擇、優(yōu)化布局布線、旁路和接地等方法增加頻帶寬度

4、，設(shè)計的有源積分器頻帶下限為35.1kHz，通過選擇合適的積分電容，頻率上限能到80MHz。
　　4)對測試高壓線纜和接頭進行耐高壓設(shè)計，并選擇性能良好的電阻分壓器進行對比試驗。測量結(jié)果表明，有源積分器測量波前時間最短，無源積分器、軟件積分法和電阻分壓器基本相同;軟件積分波尾時間最長，無源積分器由于受到分壓比限制，波尾時間短，誤差較大。分壓比穩(wěn)定性軟件積分法最好，無源積分器由于過大的分壓比導(dǎo)致穩(wěn)定性最差。軟件積分方法能夠滿足測量納