一种双极性脉冲信号产生装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电信号处理领域，具体涉及一种双极性脉冲信号产生装置。
【背景技术】
[0002]双极性脉冲信号有很多用途，现有方案是通过推挽式开关电路来产生双极性脉冲信号。图1示出了一个推挽式开关电路，如图1所示该电路包括驱动电路L1、驱动电路L2，以及开关管Q1、开关管Q2，电容器C1、电容器C2，二极管D1、二极管D2，正、负电源。该电路由L1和L2轮流交替输出驱动电流，使Ql、Q2轮流交替接通正、负电源，由此向负载提供双极性脉冲信号。
[0003]现有技术的问题在于双极性脉冲信号发生电路的结构比较复杂，电路中的开关管等器件的参数将决定输出的双极性脉冲信号的参数，由此可见现有的双极性脉冲信号发生电路受电路中的器件参数影响较大，容易受到电磁干扰影响，并且硬件成本较高。
【发明内容】
[0004]因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的双极性脉冲信号产生电路的结构复杂且性能受开关电路元器件影响的缺陷。
[0005]为解决上述问题，本发明提供一种双极性脉冲信号产生装置，包括:单极性脉冲输出单元，用于输出单极性脉冲信号；压电陶瓷变压器，包括输入端、输出端和压电体，其输入端与所述单极性脉冲输出单元连接，用于接收所述单极性脉冲信号，所述压电体用于将所述单极性脉冲信号转换为双极性脉冲信号，其输出端用于输出所述双极性脉冲信号。
[0006]优选地，所述压电陶瓷变压器的类型包括单层压电陶瓷变压器和多层压电陶瓷变压器。
[0007]优选地，所述压电陶瓷变压器为多层压电陶瓷变压器，所述输入和输出位于多个叠层中的其中一层。
[0008]优选地，所述压电陶瓷变压器的类型包括长度振型压电变压器、轮廓振型压电变压器、厚度振型压电变压器、剪切振型压电变压器。
[0009]优选地，所述压电陶瓷变压器的类型包括升压型变压器和降压型变压器。
[0010]优选地，所述压电陶瓷变压器的形状包括矩形板状、圆形板状、三角形板状、环形板状。
[0011]优选地，所述单极性脉冲输出单元为单极性脉冲信号发生器。
[0012]优选地，所述单极性脉冲输出单元包括:方波信号发生器，用于输出具有特定脉宽的方波脉冲信号；逻辑门电路，用于将所述方波脉冲信号转换为单极性脉冲信号。
[0013]本发明技术方案，具有如下优点:
[0014]本发明提供的双极性脉冲信号产生装置通过高频压电变压器对单极性脉冲信号进行转换来产生双极性脉冲，电路结构简单，器件体积小，其输出脉冲的中心频率与压电压电陶瓷变压器的谐振频率相关，可以达到很高频率，克服传统电路中电子器件本身参数制约，且由于压电陶瓷变压器本身的特性，该装置不受电磁场影响，不会产生电磁辐射。
【附图说明】
[0015]为了更清楚地说明本发明【具体实施方式】或现有技术中的技术方案，下面将对【具体实施方式】或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0016]图1为现有的推挽式电路结构结构图；
[0017]图2为本发明提供的双极性脉冲信号产生装置结构示意图；
[0018]图3为本发明实施例中的压电陶瓷变压器的结构图；
[0019]图4为本发明提供的双极性脉冲信号产生装置所输出的双极性脉冲信号的波形图；
[0020]图5为另一种压电陶瓷变压器的结构图。
【具体实施方式】
[0021]下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0022]在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0023]此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
[0024]本发明实施例提供一种双极性脉冲信号产生装置，如图2所示，包括:
[0025]单极性脉冲输出单元21，用于输出单极性脉冲信号，该信号是一种窄脉宽的单极性的脉冲信号。本实施例中的单极性脉冲信号的脉宽为5ns (半波宽)，峰峰值为2Vpp。该信号可以由信号发生器产生，也可以由一个任意波长的方波信号经过逻辑门处理得到。因此单极性脉冲输出单元21可以是一个单极性脉冲信号发生器，或者是一个方波信号发生器和逻辑门电路的组合装置。
[0026]压电陶瓷变压器22，图3示出了压电陶瓷变压器22的具体结构，包括输入端221、输出端222和压电体223，其输入端与所述单极性脉冲输出单元连接，用于接收所述单极性脉冲信号，共地端接地，压电体223用于将所述单极性脉冲信号转换为双极性脉冲信号，其输出端输出双极性脉冲信号。本实施例使用的是一个谐振频率为38MHz的高谐振频率压电陶瓷变压器，其形状为矩形板状，压电体材料为钛酸锆，压电陶瓷晶体上面镀三块电极，分别作为压电陶瓷变压器的输入端221，输出端222和共地端，镀电极之后做极化，极化方向如图3所示。经过实验可以确定，单极性脉冲经过压电变压器之后，使得压电变压器产生谐振，合适的结构设计使得压电变压器阻尼控制谐振在一个震荡周期结束，在输出端会产生双极性脉冲。由此，压电陶瓷变压器22的输出端223可以输出如图4所示的信号，该输出信号是中心频率为84MHz的超高频双极性脉冲。输出双极性脉冲的中心频率由输入单极性脉冲的频率和压电变压器的谐振频率决定，不同脉宽的单极性脉冲和不同谐振频率的压电变压器相互可以产生不同中心频率的双极性脉冲。
[0027]高谐振频率的压电变压器压电体不局限于单层压电体组成，也可以选择多层压电体组成，如果是多层压电体组成，其输入端221和输出端222可以设在多个叠层中的同一层。
[0028]本领域技术人员可以理解，高谐振频率的压电变压器按照振动模式分类包括多种类型，例如长度振型、轮廓振型、厚度振型及剪切振型；高谐振频率的压电变压器按照功能类型分类包括升压型变压器和降压型变压器；压电陶瓷变压器的形状包括多种，例如图3所示矩形板状和图5所示的环形板状。经过实验测量可以确定，选用上述任一种类型和形状都可以实现本发明的目的。
[0029]上述装置通过高频压电变压器来产生双极性脉冲，电路结构简单，器件体积小，其输出脉冲的中心频率与压电压电陶瓷变压器的谐振频率相关，可以达到很高频率，打破传统电路中电子器件本身参数制约，且由于压电陶瓷变压器本身的特性，该装置不受电磁场影响，不会产生电磁福射。
[0030]显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
【主权项】
1.一种双极性脉冲信号产生装置，其特征在于，包括: 单极性脉冲输出单元，用于输出单极性脉冲信号； 压电陶瓷变压器，包括输入端、输出端和压电体，其输入端与所述单极性脉冲输出单元连接，用于接收所述单极性脉冲信号，所述压电体用于将所述单极性脉冲信号转换为双极性脉冲信号，其输出端用于输出所述双极性脉冲信号。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述压电陶瓷变压器的类型包括单层压电陶瓷变压器和多层压电陶瓷变压器。3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述压电陶瓷变压器为多层压电陶瓷变压器，所述输入和输出位于多个叠层中的其中一层。4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述压电陶瓷变压器的类型包括长度振型压电变压器、轮廓振型压电变压器、厚度振型压电变压器、剪切振型压电变压器。5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述压电陶瓷变压器的类型包括升压型变压器和降压型变压器。6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述压电陶瓷变压器的形状包括矩形板状、圆形板状、三角形板状、环形板状。7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述单极性脉冲输出单元为单极性脉冲信号发生器。8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述单极性脉冲输出单元包括: 方波信号发生器，用于输出方波脉冲信号； 逻辑门电路，用于将所述方波脉冲信号转换为具有特定脉宽的单极性脉冲信号。
【专利摘要】本发明提供一种双极性脉冲信号产生装置，包括：单极性脉冲输出单元，用于输出单极性脉冲信号；压电陶瓷变压器，包括输入端、输出端和压电体，其输入端与所述单极性脉冲输出单元连接，用于接收所述单极性脉冲信号，所述压电体用于将所述单极性脉冲信号转换为双极性脉冲信号，其输出端用于输出所述双极性脉冲信号。
【IPC分类】H03K5/13
【公开号】CN105306021
【申请号】CN201510783421
【发明人】吕铁军, 邵维维, 崔崤峣, 李培洋, 徐杰
【申请人】中国科学院苏州生物医学工程技术研究所
【公开日】2016年2月3日
【申请日】2015年11月16日