技术领域本发明涉及脉冲激励技术领域，尤其涉及一种脉宽、幅值及脉内斜率可调的快速大功率的脉冲电流产生方法和电路装置。
背景技术：
随着元器件及工艺水平的突破和进展，基于IMPATT(ImpactAvalancheandTransitTime碰撞雪崩渡越时间)二极管的毫米波功率收发装置发展十分迅速，在雷达、通信和精确制导等多种系统中广泛应用。其中，IMPATT二极管脉冲振荡器是关键装置之一，它的性能好坏直接影响整个系统的性能。作为负载的IMPATT二极管对激励的电流脉冲要求很高：自身接地的前提下，要求脉冲上升沿小于10ns，同时脉冲宽度在100±50ns范围内可调，同时需要具备足够的电流驱动能力(大于10A)且电流幅值可调，如果驱动能力不够，可能使器件无法进入正常的雪崩工作区，另外要求脉冲宽度内脉冲电流斜率可调，能使其产生的电流效应与热效应造成的影响相互抵消，从而减小IMPATT二极管脉冲振荡器的脉内频率起伏。因此，IMPATT二极管脉冲振荡器可靠工作需要脉冲激励电路产生一种脉宽、幅值及脉内斜率可调的快速大功率脉冲电流。目前，产生快速大电流脉冲一般可采用雪崩晶体管，利用其雪崩效应，能输出很大的脉冲峰值电流，且上升沿很小，但输出的电流脉冲持续时间较短，脉冲宽度很窄(仅为几ns)，且电流幅值、脉冲宽度不可控，为了避免上述不足，需要选择可靠性高且易于控制的场效应管作为脉冲激励电路的开关器件，但是目前大多数大功率P型场效应管开通时间远大于10ns。另外，对于脉内电流斜率调整，大多数情况下采用运放等反馈控制方式实现，但在仅为100ns左右的时间范围内对脉冲进行反馈控制，要求反馈系统具有极高的带宽，因此反馈控制几乎不可能完成。目前情况下，现有的脉冲电流产生装置无法同时满足脉冲边沿小于10ns，脉冲宽度在100±50ns范围内可调，脉冲幅度大于10A且幅值可调，以及在脉冲宽度内电流斜率可调等四个方面的要求。因此为满足实际需求，本发明提供了一种脉宽、幅值及脉内斜率可调的快速大功率脉冲电流的产生方法和电路装置。
技术实现要素：
要解决的技术问题为解决现有技术无法同时满足上述要求的问题，本发明提供了一种脉宽、幅值及脉内斜率可调的快速大功率脉冲电流的产生方法和电路装置，特别是解决了大电流脉冲上升沿较慢的问题，同时实现了窄脉冲内电流斜率调整的功能。技术方案一种脉宽、幅值及脉内斜率可调的快速大功率脉冲电流激励电路，其特征在于包括直流电源、触发脉冲产生装置、快速上升沿驱动电路、斜率调整电路和脉冲电流输出电路；直流电源给快速上升沿驱动电路、斜率调整电路和脉冲电流输出电路供电；触发脉冲产生装置产生脉冲宽度和重复频率可调的触发脉冲输出到快速上升沿驱动电路；快速上升沿驱动电路产生驱动脉冲到斜率调整电路进行斜率调整，驱动脉冲经过斜率调整后输出到脉冲电流输出电路，脉冲电流输出电路输出激励脉冲电流到负载。所述的快速上升沿驱动电路包括充电电路和放电电路；充电电路包括电阻R1、R2、R3、二极管D1、电感L1和NMOS管Q1；电阻R1作为输入电阻接于输入信号端与NMOS管Q1的栅极G之间，电阻R2跨接于NMOS管Q1的栅极G与源极S之间，二极管D1与电感L1并联形成支路，接于供电端与电阻R3之间，电阻R3作为限流电阻，其另一端接于NMOS管Q1的漏极D；放电电路包括电容C1、电阻R4、R5、R7、电位器R6和NMOS管Q2；电容C1作为耦合电容，一端接于充电电路中的二极管D1与电感L1并联支路端，另一端接于NMOS管Q2的栅极G，电阻R4跨接于NMOS管Q2的栅极G与源极S之间，电阻R5、电位器R6和电阻R7串联形成支路，接于供电端与NMOS管Q2的漏极D之间，并将电位器R6和电阻R7之间作为快速上升沿驱动电路的驱动脉冲输出端。所述的斜率调整电路包括电位器R8和电容C2形成的串联支路，串联支路的一端接于供电输入端，另一端与快速上升沿驱动电路的输出端相连，相连后输入到脉冲电流输出电路。所述的脉冲电流输出电路包括电阻R9、R10、R11和PMOS管Q3；PMOS管Q3的栅极G与斜率调整电路的输出相连，PMOS管Q3的源极S与供电端相连，电阻R9、R10、R11并联接于PMOS管Q3的漏极D与负载之间。一种快速大功率脉冲电流的脉宽、幅值及脉内斜率的调节方法，其特征在于步骤如下：步骤1：调节触发脉冲产生装置产生的触发控制脉冲的宽度或重复频率使脉冲电流输出电路输出端产生不同重复频率的电流脉冲；步骤2：调节快速上升沿驱动电路中的电位器R6的阻值使脉冲电流输出电路输出端产生不同电流幅值的电流脉冲；步骤3：调节斜率调整电路中电位器R8的阻值使脉冲电流输出电路输出端产生不同电流斜率的电流脉冲。有益效果本发明提出的一种脉宽、幅值及脉内斜率可调的快速大功率脉冲电流激励电路，采用该电路装置和方法，可以产生幅度、脉宽、斜率可调的快速上升沿的大电流脉冲。特别是通过此电路装置可以大大提高了PMOS型功率管的开通速度，产生了上升沿小于10ns且脉宽可控的大功率电流脉冲，同时在窄脉冲宽度内实现了电流斜率调整，使IMPATT振荡器内电流效应与热效应的影响相互抵消成为可能。附图说明图1为本发明组成结构示意图图2为本发明电路结构图图3为本发明输出的斜率可调、快速边沿大电流脉冲波形具体实施方式现结合实施例、附图对本发明作进一步描述：参见附图1和附图2，该种脉宽、幅值及脉内斜率可调的快速大功率脉冲电流激励电路装置由直流电源1，触发脉冲产生装置2、快速上升沿驱动电路3、斜率调整电路4和脉冲电流输出电路5组成。直流电源1为其他电路装置提供电源输出，其负端与地相连，输出端与快速上升沿驱动电路3的供电输入端、斜率调整电路4的供电输入端以及脉冲电流输出电路5的供电输入端1相连。触发脉冲产生装置2产生的触发信号用于控制快速上升沿驱动电路，其负端与地相连，输出端与快速上升沿驱动电路3的信号输入端2端相连，由于快速上升沿驱动电路3中NMOS管Q1的存在，触发脉冲产生装置2产生的控制脉冲的电压值必须大于MOS管开启的阈值电压值，且应具有较快的边沿和驱动能力。快速上升沿驱动电路3的驱动脉冲输出端3端与斜率调整电路4的斜率调整端2端以及脉冲电流输出电路5的栅极控制信号输入端2相连。脉冲电流输出电路5完成最终的功率输出功能，快速上升沿驱动电路3完成脉冲电流输出电路5的栅极控制脉冲的边沿驱动功能，斜率调整电路4完成脉冲电流输出电路5的栅极控制脉冲的斜率调整功能。从而使得触发控制信号通过快速上升沿驱动电路3、斜率调整电路4和脉冲电流输出电路5，最终激励产生符合要求的脉冲电流。快速上升沿驱动电路3由一路充电电路6和一路放电电路7组成。其中，充电电路由电阻R1、R2、R3、二极管D1、电感L1和NMOS管Q1组成。电阻R1作为输入电阻接于输入信号端与NMOS管Q1的栅极G之间，电阻R2跨接于NMOS管Q1的栅极G与源极S之间，且NMOS管Q1的源极S与地连接。二极管D1与电感L1并联形成支路，接于供电端与电阻R3之间，电阻R3作为限流电阻，其另一端接于NMOS管Q1的漏极D。放电电路7由电容C1、电阻R4、R5、R7、电位器R6和NMOS管Q2组成。电容C1作为耦合电容，一端接于充电电路6中的二极管D1与电感L1并联点下端，另一端接于NMOS管Q2的栅极G。电阻R4跨接于NMOS管Q2的栅极G与源极S之间，且NMOS管Q2的源极S与地连接。电阻R5、电位器R6、电阻R7串联形成支路，接于供电端与NMOS管Q2的漏极D之间，并将电位器R6和电阻R7连接点作为快速上升沿驱动电路3的驱动脉冲输出端3。触发控制信号从快速上升沿驱动电路3的2端输入，当其为稳态低电平时，由于电容C1的隔直作用，电感L1两端电压为电源电压。当触发控制信号为高电平时，NMOS管Q1导通，电源经由电感L1与电阻R3形成的充电回路给电感L1充电。当NMOS管Q1的输入端由高电平变为低电平时，NMOS管Q1关断，电感L1存储的一部分能量通过电感L1、C1和NMOS管Q2的栅极输入电容形成的放电回路进行放电，同时C1的耦合作用会在NMOS管Q2的栅极产生一个正向脉冲，由于该脉冲电压值大于NMOS管Q2开启的阈值电压，使NMOS管Q2快速导通，当脉冲结束后，NMOS管Q2关断，NMOS管Q2的快速开关过程会在快速上升沿驱动电路3的驱动脉冲输出端3端产生一个快速边沿的驱动脉冲。斜率调整电路4，由电位器R8和电容C2串联形成支路，一端接于供电输入端，另一端作为斜率调整电路4的输出端2端，其与所述快速上升沿驱动电路3的驱动脉冲输出端3相连，前级上升沿驱动电路3产生的驱动脉冲通过该支路会产生一个带斜率的驱动脉冲，最终输出到脉冲电流输出电路5的栅极控制脉冲输入端2。脉冲电流输出电路由PMOS管Q3和电阻R9、R10、R11组成。其中，PMOS管Q3的栅极G作为脉冲电流输出电路5的栅极驱动脉冲输入端2，PMOS管Q3的源极S与供电端相连，电阻R9、R10、R11并联接于PMOS管Q3的漏极D与负载之间。通过上升沿驱动电路3和斜率调整电路4产生的驱动脉冲，最终使得负载端产生一个具有斜率的快速大功率的脉冲电流。某一代表性的电流脉冲如附图3所示。该技术方案中，通过调整触发脉冲产生装置2，改变触发控制脉冲的宽度，可以使脉冲电流输出电路5输出端产生不同宽度的电流脉冲。改变触发控制脉冲的重复频率，可以使脉冲电流输出电路5输出端产生不同重复频率的电流脉冲。通过调整快速上升沿驱动电路3中的电位器R6的阻值大小，可以改变快速上升沿驱动电路3输出的驱动脉冲的幅值，可以使脉冲电流输出电路5输出端产生不同电流幅值的电流脉冲。其幅值范围决定于该分压电路中电阻R5、电位器R6的阻值之和与电阻R5、电位器R6和电阻R7阻值之和的比例。通过改变斜率调整电路4中电位器R8的阻值大小，会产生一个不同斜率的驱动脉冲，从而改变脉冲电流输出电路5中PMOS管Q3的栅源电压，最终使脉冲电流输出电路5输出端产生不同电流斜率的电流脉冲，实现电流斜率的调整。其中，电位器R8的阻值远远大于快速上升沿驱动电路3中电阻R5与电位器R6的阻值之和。