一種雙極性脈沖信號產(chǎn)生裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電信號處理領(lǐng)域，具體涉及一種雙極性脈沖信號產(chǎn)生裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]雙極性脈沖信號有很多用途，現(xiàn)有方案是通過推挽式開關(guān)電路來產(chǎn)生雙極性脈沖信號。圖1示出了一個推挽式開關(guān)電路，如圖1所示該電路包括驅(qū)動電路L1、驅(qū)動電路L2，以及開關(guān)管Q1、開關(guān)管Q2，電容器C1、電容器C2，二極管D1、二極管D2，正、負電源。該電路由L1和L2輪流交替輸出驅(qū)動電流，使Ql、Q2輪流交替接通正、負電源，由此向負載提供雙極性脈沖信號。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)的問題在于雙極性脈沖信號發(fā)生電路的結(jié)構(gòu)比較復雜，電路中的開關(guān)管等器件的參數(shù)將決定輸出的雙極性脈沖信號的參數(shù)，由此可見現(xiàn)有的雙極性脈沖信號發(fā)生電路受電路中的器件參數(shù)影響較大，容易受到電磁干擾影響，并且硬件成本較高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]因此，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的雙極性脈沖信號產(chǎn)生電路的結(jié)構(gòu)復雜且性能受開關(guān)電路元器件影響的缺陷。
[0005]為解決上述問題，本發(fā)明提供一種雙極性脈沖信號產(chǎn)生裝置，包括:單極性脈沖輸出單元，用于輸出單極性脈沖信號；壓電陶瓷變壓器，包括輸入端、輸出端和壓電體，其輸入端與所述單極性脈沖輸出單元連接，用于接收所述單極性脈沖信號，所述壓電體用于將所述單極性脈沖信號轉(zhuǎn)換為雙極性脈沖信號，其輸出端用于輸出所述雙極性脈沖信號。
[0006]優(yōu)選地，所述壓電陶瓷變壓器的類型包括單層壓電陶瓷變壓器和多層壓電陶瓷變壓器。
[0007]優(yōu)選地，所述壓電陶瓷變壓器為多層壓電陶瓷變壓器，所述輸入和輸出位于多個疊層中的其中一層。
[0008]優(yōu)選地，所述壓電陶瓷變壓器的類型包括長度振型壓電變壓器、輪廓振型壓電變壓器、厚度振型壓電變壓器、剪切振型壓電變壓器。
[0009]優(yōu)選地，所述壓電陶瓷變壓器的類型包括升壓型變壓器和降壓型變壓器。
[0010]優(yōu)選地，所述壓電陶瓷變壓器的形狀包括矩形板狀、圓形板狀、三角形板狀、環(huán)形板狀。
[0011]優(yōu)選地，所述單極性脈沖輸出單元為單極性脈沖信號發(fā)生器。
[0012]優(yōu)選地，所述單極性脈沖輸出單元包括:方波信號發(fā)生器，用于輸出具有特定脈寬的方波脈沖信號；邏輯門電路，用于將所述方波脈沖信號轉(zhuǎn)換為單極性脈沖信號。
[0013]本發(fā)明技術(shù)方案，具有如下優(yōu)點:
[0014]本發(fā)明提供的雙極性脈沖信號產(chǎn)生裝置通過高頻壓電變壓器對單極性脈沖信號進行轉(zhuǎn)換來產(chǎn)生雙極性脈沖，電路結(jié)構(gòu)簡單，器件體積小，其輸出脈沖的中心頻率與壓電壓電陶瓷變壓器的諧振頻率相關(guān)，可以達到很高頻率，克服傳統(tǒng)電路中電子器件本身參數(shù)制約，且由于壓電陶瓷變壓器本身的特性，該裝置不受電磁場影響，不會產(chǎn)生電磁輻射。
【附圖說明】
[0015]為了更清楚地說明本發(fā)明【具體實施方式】或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對【具體實施方式】或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實施方式，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0016]圖1為現(xiàn)有的推挽式電路結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)圖；
[0017]圖2為本發(fā)明提供的雙極性脈沖信號產(chǎn)生裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖3為本發(fā)明實施例中的壓電陶瓷變壓器的結(jié)構(gòu)圖；
[0019]圖4為本發(fā)明提供的雙極性脈沖信號產(chǎn)生裝置所輸出的雙極性脈沖信號的波形圖；
[0020]圖5為另一種壓電陶瓷變壓器的結(jié)構(gòu)圖。
【具體實施方式】
[0021]下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0022]在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，術(shù)語“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。此外，術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，還可以是兩個元件內(nèi)部的連通，可以是無線連接，也可以是有線連接。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語在本發(fā)明中的具體含義。
[0023]此外，下面所描述的本發(fā)明不同實施方式中所涉及的技術(shù)特征只要彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互結(jié)合。
[0024]本發(fā)明實施例提供一種雙極性脈沖信號產(chǎn)生裝置，如圖2所示，包括:
[0025]單極性脈沖輸出單元21，用于輸出單極性脈沖信號，該信號是一種窄脈寬的單極性的脈沖信號。本實施例中的單極性脈沖信號的脈寬為5ns (半波寬)，峰峰值為2Vpp。該信號可以由信號發(fā)生器產(chǎn)生，也可以由一個任意波長的方波信號經(jīng)過邏輯門處理得到。因此單極性脈沖輸出單元21可以是一個單極性脈沖信號發(fā)生器，或者是一個方波信號發(fā)生器和邏輯門電路的組合裝置。
[0026]壓電陶瓷變壓器22，圖3示出了壓電陶瓷變壓器22的具體結(jié)構(gòu)，包括輸入端221、輸出端222和壓電體223，其輸入端與所述單極性脈沖輸出單元連接，用于接收所述單極性脈沖信號，共地端接地，壓電體223用于將所述單極性脈沖信號轉(zhuǎn)換為雙極性脈沖信號，其輸出端輸出雙極性脈沖信號。本實施例使用的是一個諧振頻率為38MHz的高諧振頻率壓電陶瓷變壓器，其形狀為矩形板狀，壓電體材料為鈦酸鋯，壓電陶瓷晶體上面鍍?nèi)龎K電極，分別作為壓電陶瓷變壓器的輸入端221，輸出端222和共地端，鍍電極之后做極化，極化方向如圖3所示。經(jīng)過實驗可以確定，單極性脈沖經(jīng)過壓電變壓器之后，使得壓電變壓器產(chǎn)生諧振，合適的結(jié)構(gòu)設(shè)計使得壓電變壓器阻尼控制諧振在一個震蕩周期結(jié)束，在輸出端會產(chǎn)生雙極性脈沖。由此，壓電陶瓷變壓器22的輸出端223可以輸出如圖4所示的信號，該輸出信號是中心頻率為84MHz的超高頻雙極性脈沖。輸出雙極性脈沖的中心頻率由輸入單極性脈沖的頻率和壓電變壓器的諧振頻率決定，不同脈寬的單極性脈沖和不同諧振頻率的壓電變壓器相互可以產(chǎn)生不同中心頻率的雙極性脈沖。
[0027]高諧振頻率的壓電變壓器壓電體不局限于單層壓電體組成，也可以選擇多層壓電體組成，如果是多層壓電體組成，其輸入端221和輸出端222可以設(shè)在多個疊層中的同一層。
[0028]本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，高諧振頻率的壓電變壓器按照振動模式分類包括多種類型，例如長度振型、輪廓振型、厚度振型及剪切振型；高諧振頻率的壓電變壓器按照功能類型分類包括升壓型變壓器和降壓型變壓器；壓電陶瓷變壓器的形狀包括多種，例如圖3所示矩形板狀和圖5所示的環(huán)形板狀。經(jīng)過實驗測量可以確定，選用上述任一種類型和形狀都可以實現(xiàn)本發(fā)明的目的。
[0029]上述裝置通過高頻壓電變壓器來產(chǎn)生雙極性脈沖，電路結(jié)構(gòu)簡單，器件體積小，其輸出脈沖的中心頻率與壓電壓電陶瓷變壓器的諧振頻率相關(guān)，可以達到很高頻率，打破傳統(tǒng)電路中電子器件本身參數(shù)制約，且由于壓電陶瓷變壓器本身的特性，該裝置不受電磁場影響，不會產(chǎn)生電磁福射。
[0030]顯然，上述實施例僅僅是為清楚地說明所作的舉例，而并非對實施方式的限定。對于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。而由此所引伸出的顯而易見的變化或變動仍處于本發(fā)明創(chuàng)造的保護范圍之中。
【主權(quán)項】
1.一種雙極性脈沖信號產(chǎn)生裝置，其特征在于，包括: 單極性脈沖輸出單元，用于輸出單極性脈沖信號； 壓電陶瓷變壓器，包括輸入端、輸出端和壓電體，其輸入端與所述單極性脈沖輸出單元連接，用于接收所述單極性脈沖信號，所述壓電體用于將所述單極性脈沖信號轉(zhuǎn)換為雙極性脈沖信號，其輸出端用于輸出所述雙極性脈沖信號。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述壓電陶瓷變壓器的類型包括單層壓電陶瓷變壓器和多層壓電陶瓷變壓器。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，所述壓電陶瓷變壓器為多層壓電陶瓷變壓器，所述輸入和輸出位于多個疊層中的其中一層。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述壓電陶瓷變壓器的類型包括長度振型壓電變壓器、輪廓振型壓電變壓器、厚度振型壓電變壓器、剪切振型壓電變壓器。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述壓電陶瓷變壓器的類型包括升壓型變壓器和降壓型變壓器。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述壓電陶瓷變壓器的形狀包括矩形板狀、圓形板狀、三角形板狀、環(huán)形板狀。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述單極性脈沖輸出單元為單極性脈沖信號發(fā)生器。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述單極性脈沖輸出單元包括: 方波信號發(fā)生器，用于輸出方波脈沖信號； 邏輯門電路，用于將所述方波脈沖信號轉(zhuǎn)換為具有特定脈寬的單極性脈沖信號。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種雙極性脈沖信號產(chǎn)生裝置，包括：單極性脈沖輸出單元，用于輸出單極性脈沖信號；壓電陶瓷變壓器，包括輸入端、輸出端和壓電體，其輸入端與所述單極性脈沖輸出單元連接，用于接收所述單極性脈沖信號，所述壓電體用于將所述單極性脈沖信號轉(zhuǎn)換為雙極性脈沖信號，其輸出端用于輸出所述雙極性脈沖信號。
【IPC分類】H03K5/13
【公開號】CN105306021
【申請?zhí)枴緾N201510783421
【發(fā)明人】呂鐵軍, 邵維維, 崔崤峣, 李培洋, 徐杰
【申請人】中國科學院蘇州生物醫(yī)學工程技術(shù)研究所
【公開日】2016年2月3日
【申請日】2015年11月16日