雪崩三极管串并结构Marx电路高频高压皮秒脉冲发生器及应用的制作方法

本发明涉及电子电路领域，尤其涉及一种采用雪崩三极管串并结构marx电路高频高压皮秒脉冲发生器及应用。

背景技术：

皮秒脉冲因其具有丰富的超宽带频谱、很高的时间分辨率和空间分辨率、信号失真小、优异的方向性和精细的操控性等卓越性能，引起了国内外研究学者的广泛关注，从而在探测雷达、生物医学、低温等离子体、食品安全、污水处理、高功率微波等众多技术领域被广泛应用。作为一切研究的装置基础，研制一种全固态、紧凑型、小型化、高重频，同时具有稳定性高、寿命长、操作方便、经济适用等特点的皮秒脉冲发生器迫在眉睫。其中，确保脉冲发生器输出皮秒级别脉冲及尽可能提升输出皮秒脉冲幅值是现有研究的重点及难点。

随着现代社会生产技术的不断提高，新型快速高功率半导体器件得以迅速发展，如半导体断路开关(sos)、漂移阶跃恢复二极管(dsrd)、光导开关等，它们在重复频率、脉冲功率、开关速度等方面性能都有了很大提高，这为制作全固态紧凑型高频高压皮秒脉冲发生器提供了新的选择。

雪崩三极管是一种常用的新型高速高功率半导体器件，它可以提供极高的开关速度(100v/ns甚至更高)，单管击穿电压高于300v，并且在60a峰值、20ns宽度的电流脉冲下可以连续工作至少4×1011次而不损坏，重复工作频率可以轻易地达到数万赫兹。作为一种成熟的商业器件，雪崩三极管相对其他半导体器件(如sos等)更容易获得，成本相对较低。采用雪崩三极管的高频高压皮秒脉冲发生器可以实现全固态、紧凑型，因此，其体积小、重量轻、方便携带。

目前采用雪崩三极管的高压脉冲发生器主要有三种基本模式：单块marx电路板模式，雪崩三极管串联模式，多块marx电路板合成模式。其中，单块marx电路板模式输出脉冲的脉宽及上升沿很窄，但存在输出幅值不高的缺点；而雪崩三极管串联模式和多块marx电路板合成模式尽管可以实现输出幅值较高，但输出脉冲的上升沿及脉宽无法达到皮秒级别，不能够满足要求；这使得高频高压皮秒脉冲发生器的研制成为近年来研究的挑战之一。

将固态开关串并联拓扑结构引入至marx电路设计之中不但可以提高marx电路每级储能电容并联充电时的充电电压极值，而且可以增加整个电路通流能力；同时，固态开关串并联拓扑结构的引入不至于增大marx电路中开关的等效内阻，也必然不会导致marx电路输出效率的下降。因此，固态开关串并联拓扑结构的引入将有助于marx电路单板输出脉冲幅值的提高，这一点已经在纳秒及微秒脉冲发生器中得到了成熟地应用。

然而，电路板及走线的尺寸(cm、mm)与电磁波(～1ghz)的波长相近，当脉冲涉及到皮秒级别时，由于皮秒脉冲具有丰富的超宽带频谱，皮秒脉冲的产生和传输过程已涉及微波领域，所接触的都是分布参数系统，电路中杂散参数不可忽略。负载与电路中的分布参数不但是影响波形质量的重要因素，更是决定开关串并联拓扑结构能否成功实现均压、均流的决定性因素。显然，此时采用传统均压、均流方案(如并联均压电阻等)已无法满足电路设计需求，否则极易导致皮秒脉冲在介质中各个位置发生折反射而失真。

技术实现要素：

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题，特别创新地提出了一种雪崩三极管串并结构marx电路高频高压皮秒脉冲发生器及其应用。

为了实现本发明的上述目的，本发明提供了一种采用雪崩三极管串并结构设计的高频高压皮秒脉冲发生器，包括：第一雪崩三极管组和第二雪崩三极管组至第n雪崩三极管组，所述n>1，且n为正整数；

电源端分别连接r11电阻一端至rn1电阻一端，r11电阻另一端分别连接第一雪崩三极管组集电极和c1电容一端，第一雪崩三极管组基极连接脉冲信号输出端，第一雪崩三极管组发射极接地，c1电容另一端连接第二雪崩三极管组基极，第二雪崩三极管组发射极连接r12电阻一端，r12电阻另一端接地，r21电阻一端连接r11电阻一端，r21电阻另一端分别连接第二雪崩三极管组集电极和c2电容一端，c2电容另一端连接第三雪崩三极管组基极，第三雪崩三极管组发射极连接r22电阻一端，r22电阻另一端连接r12电阻另一端，r31电阻一端连接r21电阻一端，r31电阻另一端分别连接第三雪崩三极管组集电极和cn-1电容一端，cn-1电容另一端连接第n雪崩三极管组基极，rn1电阻一端连接r31电阻一端，rn1电阻另一端分别连接cn电容一端和第n雪崩三极管组集电极，第n雪崩三极管组发射极连接r(n-1)2电阻一端，r(n-1)2电阻另一端连接r22电阻另一端。

优选的，其特征在于，所述第一雪崩三极管组包括：

q13三极管集电极分别连接c1电容一端、r11电阻另一端和q14三极管集电极，q13三极管发射极分别连接q11三极管集电极、q12三极管集电极和q14三极管基极和发射极，q13三极管基极连接q11三极管集电极，q11三极管基极分别连接q12三极管基极和脉冲信号输出端，q12发射极分别连接q11发射极和接地。

优选的，其特征在于，所述第二雪崩三极管组至第n雪崩三极管组包括：

q23三极管集电极分别连接r21电阻另一端、c2电容一端和q24三极管集电极，q23三极管发射极分别连接q24三极管基极、q21三极管集电极和q22三极管集电极，q23三极管基极连接q21三极管集电极，q21三极管基极分别连接c1电容另一端和q21三极管发射极，q21三极管发射极连接q22三极管基极，q22三极管发射极分别连接r12电阻一端和q22三极管基极。

优选的，其特征在于，还包括：该皮秒脉冲发生器通过微带线结构进行信号传输，该微带线为层积于介质基片上的导体带以及介质基片背面的接地板。

优选的，其特征在于，还包括：同一级串并联的四个雪崩三极管以完全呈中心对称的“口”字型结构对称布局。

优选的，还包括：每一级储能电容均布局于“口”字型结构的对称轴上

本发明还公开一种所述的皮秒脉冲发生器的应用，将该皮秒脉冲发生器应用在marx电路中，使输出皮秒脉冲幅值实现提升。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

本发明采用雪崩三极管串并结构marx电路研制了一款高频高压皮秒脉冲发生器，通过引入微带传输理论进行电路设计，在保证电路局部传输特性阻抗匹配的同时，设计串并联拓扑结构处各雪崩三极管之间分布参数一致且完全对称以确保其可以实现均压、均流。最终设计出的高频高压皮秒脉冲发生器实现了输出脉冲幅值4.5kv～7.0kv可调，上升沿170ps，半高宽370ps，重复频率0～10khz可调，脉冲个数精确可控。该发生器主pcb板的尺寸仅为48cm×3.5cm×0.5cm，便携轻便，满足了全固态、紧凑型、高重频、小体积的设计要求，并得到以下结论与展望：

1)雪崩三极管串并联拓扑结构的优势在于：雪崩三极管串联结构可以提高marx电路每级储能电容并联充电时的充电电压极值，雪崩三极管并联结构可以增加整个电路的通流能力；同时，雪崩三极管串并拓扑结构同时引入可以平衡marx电路中开关的等效内阻变化，不至于影响marx电路的输出效率。

2)将雪崩三极管串并联拓扑结构引入至marx电路设计之中后，其输出皮秒脉冲幅值可以实现较大地提升，这有助于解决了现有皮秒脉冲发生器的研制难点。

3)雪崩三极管串并联拓扑结构marx电路可以通过采用串并联更多个雪崩三极管的方案来进一步提升电路的输出皮秒脉冲幅值，但这无疑会对各雪崩三极管之间的“均压”、“均流”提出更为苛刻的要求，既增加了雪崩三极管串并联拓扑结构marx电路的设计难度，又会降低雪崩三极管串并联拓扑结构marx电路的运行稳定性。因此，更加合理、更为有效的“均压”、“均流”措施将是后续研究的重点。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本发明电路示意图；

图2是微带线示意图；

图3为触发脉冲信号波形图；

图4重复频率10khz的触发脉冲信号图；

图5为高频高压皮秒脉冲发生器连续输出20个皮秒脉冲波形图；

图6为高频高压皮秒脉冲发生器输出脉冲波形图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

如图1所示，本发明公开一种皮秒脉冲发生器，包括：第一雪崩三极管组和第二雪崩三极管组至第n雪崩三极管组，所述n>1，且n为正整数；

电源端分别连接r11电阻一端至rn1电阻一端，r11电阻另一端分别连接第一雪崩三极管组集电极和c1电容一端，第一雪崩三极管组基极连接脉冲信号输出端，第一雪崩三极管组发射极接地，c1电容另一端连接第二雪崩三极管组基极，第二雪崩三极管组发射极连接r12电阻一端，r12电阻另一端接地，r21电阻一端连接r11电阻一端，r21电阻另一端分别连接第二雪崩三极管组集电极和c2电容一端，c2电容另一端连接第三雪崩三极管组基极，第三雪崩三极管组发射极连接r22电阻一端，r22电阻另一端连接r12电阻另一端，r31电阻一端连接r21电阻一端，r31电阻另一端分别连接第三雪崩三极管组集电极和cn-1电容一端，cn-1电容另一端连接第n雪崩三极管组基极，rn1电阻一端连接r31电阻一端，rn1电阻另一端分别连接cn电容一端和第n雪崩三极管组集电极，第n雪崩三极管组发射极连接r(n-1)2电阻一端，r(n-1)2电阻另一端连接r22电阻另一端。

marx电路设计是一种经典脉冲产生电路，其核心元器件为高速开关，整个电路系统的充、放电均由高速开关控制。利用雪崩三极管为固态开关，产生皮秒脉冲。第一级雪崩三极管采用触发导通模式，其余各级雪崩三极管采用过电压导通模式。

优选的，所述第一雪崩三极管组包括：q13三极管集电极分别连接c1电容一端、r11电阻另一端和q14三极管集电极，q13三极管发射极分别连接q11三极管集电极、q12三极管集电极和q14三极管基极和发射极，q13三极管基极连接q11三极管集电极，q11三极管基极分别连接q12三极管基极和脉冲信号输出端，q12发射极分别连接q11发射极和接地。

该结构设计带来了雪崩三极管触发模式的改变：第一级雪崩三极管组中的q11、q12采用并联同步触发模式，第一级雪崩三极管组中的q13、q14采用并联强制高压触发模式，其余各级雪崩三极管同样采用并联强制高压触发模式。

优选的，所述第二雪崩三极管组至第n雪崩三极管组包括：q23三极管集电极分别连接r21电阻另一端、c2电容一端和q24三极管集电极，q23三极管发射极分别连接q24三极管基极、q21三极管集电极和q22三极管集电极，q23三极管基极连接q21三极管集电极，q21三极管基极分别连接c1电容另一端和q21三极管发射极，q21三极管发射极连接q22三极管基极，q22三极管发射极分别连接r12电阻一端和q22三极管基极。

皮秒脉冲因其具有卓越的性能而在众多技术领域被广泛应用，作为一切研究工作的基础，高频高压皮秒脉冲发生器的研制是一个技术难点。其中，确保脉冲发生器输出皮秒级别脉冲及尽可能提升输出皮秒脉冲的幅值是现有研究的重点方向。本发明将雪崩三极管串并联结构引入到marx电路的设计之中，基于微带传输理论进行电路设计，在保证电路局部传输特性阻抗匹配的同时，设计串并联拓扑结构处各雪崩三极管之间分布参数一致且完全对称以确保其可以实现均压、均流，最终成功研制出一款高频高压皮秒脉冲发生器，其输出脉冲幅值4.5kv～7.0kv可调，上升沿170ps，半高宽370ps，重复频率0～10khz可调，有效解决了皮秒脉冲发生器的现有研制难题。

当触发脉冲处于低电平时，各雪崩三极管处于断开状态，高压直流电源通过充电电阻rn1和rn2对电容cn充电，充电饱和后，q1～qn处于临界导通状态。此时，对第一级雪崩三极管q1施加高电平触发脉冲，q1即刻导通，q2两端的电压瞬时变为两倍直流电源电压，即2vc，q2发生雪崩击穿，之后各级雪崩三极管两端电压依次变为nvc，雪崩三极管随之依次雪崩击穿导通。当qn导通后，c1～cn串联对负载rl放电。此时在负载上产生n倍于高压直流电源电压的超短脉冲信号。

鉴于本发明研制的高频高压皮秒脉冲发生器输出脉冲的上升时间与宽度均为～100ps，这已涉及微波领域。此时，皮秒脉冲的波长与电路板及走线的尺寸相近，电路中杂散参数对皮秒脉冲的产生影响较大，所设计走线参数会严重影响皮秒脉冲输出波形的完整性。

此外，高频高压皮秒脉冲发生器的电路设计涉及分布参数系统，电路中杂散参数更是决定了雪崩三极管串并联拓扑结构能否成功实现均压、均流。因此高频高压皮秒脉冲发生器的电路布局至关重要，对电路的杂散参数要求极其严格。

微带线作为微波电路中常用的一种传输线，具有体积小、性能高、结构紧凑，使用方便等优势，广泛用于阻抗变换器、滤波器、耦合器等元件的电路设计之中。微带线可以采用印刷电路的技艺被做成平面电路，十分适合被用来当做皮秒脉冲在pcb板上的传输路径。

微带线的基本结构如图2所示，主要包括两部分：层积于介质基片上的导体带以及介质基片背面的接地板。介质基片存在的意义在于其可以将电磁场能量“束缚”在此区域内，以确保皮秒脉冲在微带线中以准tem波的形式传输，避免了能量在传输过程中的损耗。

微带线其传输特性阻抗z0近似求解公式(在0.05＜w/h＜20、εr＜16范围内，精度优于1％)为

其中w为微带线中导体带的宽度，t为微带线中导体带的厚度，h为微带线中介质基片的厚度，εeff为微带线的等效介电常数，对于微带传输线，电磁场既存在于空气中，也存在于介质基片中，因此其等效介电常数εeff大于空气介电常数1，小于介质基片介电常数，具体可根据如下公式计算：

其中εr为微带线中介质基片的介电常数。

为尽可能减小杂散参数如杂散电感等对高频高压皮秒脉冲发生器输出波形的影响，同时极好地实现雪崩三极管串并联拓扑结构处各管完全均压、均流，本发明引入微带线作为传输结构，基于微带传输理论对pcb板走线进行布局设计，在保证电路局部传输特性阻抗匹配的同时，设计串并联拓扑结构处各雪崩三极管之间分布参数一致且完全对称以确保其可以实现均压、均流，进而达到输出优质高压皮秒脉冲波形的目的。

雪崩三极管两并两串marx电路是在图1所示的雪崩三极管marx电路的基础上优化改进而来，其最大的创新点在于引进了如图1中虚线方框所示的雪崩三极管串并联拓扑结构。

引入雪崩三极管串并联拓扑结构的优势在于其将有助于雪崩三极管marx电路单板输出脉冲幅值的提升：通过串联雪崩三极管的方式，可以提高marx电路每级开关的耐压能力，亦即可以提升marx电路每级电容并联充电时的充电电压极值，进而可以提升marx电路输出皮秒脉冲的幅值；通过并联雪崩三极管的方式，可以增加marx电路每级开关的通流能力，亦即可以增加整个电路的通流能力，进而为marx电路输出皮秒脉冲幅值的提升提供保障。同时，雪崩三极管串并联拓扑结构的引入不至于增大marx电路放电时雪崩三极管的等效导通内阻，相应地，也必然不会导致marx电路输出效率的下降。

雪崩三极管串并联拓扑结构的引入在带来一系列优势的同时，也带来了新的研究难点：对于串联拓扑结构，如果串联的两组雪崩三极管不能实现均压，则分压大的一组雪崩三极管可能因过压而发生击穿，此时，充电电压将全部加持到未击穿的一组雪崩三极管上，该组雪崩三极管亦将因过压而发生击穿，从而使整个marx电路无法正常工作。对于并联拓扑结构，如果并联的两路雪崩三极管不能同时导通，则先导通的雪崩三极管带来的电压降可能会导致另一路雪崩三极管导通失败，此时，先导通的雪崩三极管也会因过流而被烧毁；当然，即便并联的两路雪崩三极管同步导通，两路雪崩三极管之间存在的差异性也可能会导致电流的不平衡分布，大电流支路的雪崩三极管也极有可能因过流而被烧毁，进而使整个电路崩溃。

因此，雪崩三极管串并联拓扑结构能否完全实现“均压”、“均流”将是30级雪崩三极管两并两串marx电路pcb板能否研制成功的决定性因素。

然而，皮秒脉冲的产生和传输过程均已涉及微波领域，对电路的设计有着极高的要求，此时采用传统的“均压”、“均流”方案(如并联均压电阻等)已不再合适，否则极易导致皮秒脉冲在传输介质中的各个位置发生折反射而失真。基于微带传输理论，雪崩三极管两并两串marx电路pcb板的电路设计所接触的均是分布参数系统，电路中杂散参数不可忽略。负载与电路中的分布参数不但是影响波形质量的重要因素，更是决定开关串并联拓扑结构能否成功实现“均压”、“均流”的关键因素。

为解决雪崩三极管串并联拓扑结构难以实现“均压”、“均流”的设计难点，本发明在开发30级雪崩三极管两并两串marx电路pcb板时，主要采取了以下设计：首先，选用相同制造厂家、相同型号、相同批次的雪崩三极管，以确保雪崩三极管的一致性(对“均压”、“均流”均有益)；其次，同一级串并联的四个雪崩三极管以完全呈中心对称的“口”字型结构对称布局，同时其前后上下的电路走线尽可能保持完全相同(对“均压”、“均流”均有益)；最后，每一级储能电容均布局于“口”字型结构的对称轴上，以确保其到并联两路雪崩三极管的走线长度完全一致(主要对“均流”均有益)。

皮秒脉冲就波长而言，可近似认为是一种微波。若要确保皮秒脉冲在pcb板上产生及传输过程中不发生幅值衰减、波形畸变等情况，就需要设计微带线的特性阻抗z0与皮秒脉冲的负载阻抗rl及同轴传输线的阻抗完全匹配。

基于此，本发明引入微带传输理论指导pcb板电路走线设计。本发明设计的pcb板均委托深圳市嘉立创科技发展有限公司进行生产，板材选用双层fr-4环氧树脂板，其介电常数εr＝4.6。pcb板层数为两层，厚度h＝1.6mm，正面布线，反面全敷铜，敷铜厚度均为t＝1oz。因为用材确定、敷铜厚度确定，微带线的特征阻抗z0将仅仅取决于导体带的宽度w，基于上述数据，结合公式(1)(2)，可计算出pcb板上微带线走线线宽应设置为w＝2.99m，以最大程度解决皮秒脉冲产生过程中的折反射问题。另外，由于pcb板采用双层布线，地线之间需设置过孔，以使电流可以更快地从pcb板一面流过另一面，保证皮秒脉冲的顺利产生。

元器件选型

高压直流电源选用东文高压电源(天津)股份有限公司生产的高压直流电源。该高压直流电源轻巧简洁、使用方便，输出电压0～1000v精确可调，输出电流最高可达40ma，功率上完全能够满足高频高压皮秒脉冲发生器的使用需求。

触发电路模块搭建的放大电路，可稳定输出幅值为5v、脉宽为10ns～50ns间或可调、重复频率为0～10khz可调、个数为0～50000个可调的方波脉冲。

最大雪崩电压为350v，其具体技术参数表所示。

为实现微带线的特性阻抗z0与皮秒脉冲的负载阻抗rl及同轴传输线的阻抗完全匹配，负载电阻rl应取值为50ω，带宽为8ghz、等效电阻为50ω、衰减值为1000倍的衰减器担当。

根据marx电路的原理可知，储能电容ci的取值不仅决定了其可以储存的电荷量，更是与输出皮秒脉冲的下降沿td息息相关。本发明取td＝120ps，根据下降沿td的计算公式可知，储能电容ci应取值为103.87pf，实际购买时选用的是100pf贴片陶瓷电容，耐压1000v。

根据marx电路的原理可知，充电电阻ri1、ri2与储能电容ci共同构成了marx电路并联充电工作阶段时的充电回路。为确保储能电容ci在雪崩三极管qi导通、marx电路串联放电前可以充电完毕，充电时间常数6(r1r2)c决定了marx电路工作频率的上限值。本发明取f＝10khz，基于此，充电电阻ri1、ri2应分别取值为100kω和200kω，实际购买时选用的是封装为2512、阻值为100kω和200kω的贴片电阻，功率为1w。

对皮秒脉冲发生器性能测试过程，皮秒脉冲具有丰富的超宽带频谱，为保证测量信号的完整性，实验测试过程中采用高带宽8ghz、50ω衰减器和lecroy高带宽6ghz数字存储示波器wavepro7100xl对电路输出波形进行采样。

1触发信号性能测试；

fpga输出的原始触发信号仅为3.3v，其通过电平转换电路放大后的输出触发脉冲波形如图3所示，触发脉冲信号高电平可达5v，上升时间、下降时间各为5ns，图中各曲线代表10ns～50ns不同脉冲宽度对应的触发信号波形，可以看出第一级雪崩三极管的触发导通，达到触发信号设计要求。

本发明同时对触发脉冲的重复频率进行测试，图4为重复频率10khz时触发脉冲输出波形，结果表明，触发脉冲重复频率可以高达10khz，输出的触发信号重复性及稳定性高，触发脉冲个数可调。

2基于30级雪崩三极管两并两串marx电路设计的皮秒脉冲发生器的性能测试；

基于30级雪崩三极管两并两串marx电路设计的高频高压皮秒脉冲发生器连续输出的20个皮秒脉冲波形如图5所示，图中蓝色粗实线波形为20组波形数据的平均值。实验结果表明：该皮秒脉冲发生器输出皮秒脉冲最大峰值电压可达7.0kv，半高宽370ps，上升沿170ps。测试结果表明，输出皮秒脉冲最大重复频率高达10khz，波形稳定且重复性极好。

图5为高频高压皮秒脉冲发生器连续输出20个皮秒脉冲波形图(充电电压为700v)

同时，为了进一步验证基于30级雪崩三极管两并两串marx电路设计的高频高压皮秒脉冲发生器输出皮秒脉冲的可调性，对其输出皮秒脉冲幅值的调节范围进行了调试实验，当充电电压为525v时，雪崩三极管开始导通，输出皮秒脉冲最大峰值电压可达4.5kv，半高宽620ps，上升沿200ps；增大充电电压至560v时，输出皮秒脉冲最大峰值电压可达5.0kv，半高宽590ps，上升沿200ps；继续增大充电电压至595v时，输出皮秒脉冲最大峰值电压可达5.5kv，半高宽570ps，上升沿200ps；继续增大充电电压至630v时，输出皮秒脉冲最大峰值电压可达6.0kv，半高宽410ps，上升沿190ps；继续增大充电电压至665v时，输出皮秒脉冲最大峰值电压可达6.5kv，半高宽390ps，上升沿180ps；继续增大充电电压至700v时，输出皮秒脉冲最大峰值电压可达7.0kv，半高宽370ps，上升沿170ps。

图6为高频高压皮秒脉冲发生器输出脉冲波形图(充电电压为525v，560v，595v，630v，665v，700v)

由此可见，基于30级雪崩三极管两并两串marx电路设计的高频高压皮秒脉冲发生器可以实现输出皮秒脉冲幅值4.5～7.0kv精确可调，但其pcb板的尺寸仅为48cm×3.5cm×0.5cm，与30级雪崩三极管两管并联marx电路pcb板相比，在较小幅度地延长pcb板长度的同时，却将pcb板单板输出皮秒脉冲的幅值提升为原来的2.25倍。这一实验结果表明：将雪崩三极管串并联拓扑结构引入至marx电路设计之中后，其输出皮秒脉冲幅值可以实现较大地提升，这极好地解决了现有皮秒脉冲发生器的研制难点。

本发明提出在研制基于雪崩三极管串并结构设计的高频高压皮秒脉冲发生器的过程中引入微带传输理论进行电路设计，计算电路板的特性传输阻抗及电路中开关处杂散参数，确保开关串并联拓扑结构处各开关间杂散参数一致且呈对称结构，以确保各开关间均压、均流的实现。在此基础上，本发明最终研制出一款基于30级雪崩三极管两并两串marx电路设计的高频高压皮秒脉冲发生器。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。