本發(fā)明屬于高頻高壓脈沖技術領域，涉及高頻高壓脈沖系統(tǒng)及脈沖產生方法，特別是涉及脈寬幅值可調的寬帶高壓窄脈沖系統(tǒng)及脈沖產生方法。

背景技術：
高壓脈沖激發(fā)模塊是超聲設備中一個關鍵部件。在超聲成像系統(tǒng)中，換能器經高壓脈沖激發(fā)產生超聲波，然后換能器再接收組織反射回波信號成像。高壓脈沖發(fā)射模塊是脈沖回波法超聲診斷設備的重要部分，對儀器的成像、信噪比等性能有很大影響。目前的超聲換能器設備一般工作于20MHz以下，對應的激勵脈沖頻率容易達到。但是在血管內超聲、眼科等領域中，為了得到良好的橫向分辨率，換能器一般工作于20MHz以上，甚至達到60MHz，對應的，要求有更高頻率的脈沖信號來進行換能器的激發(fā)。此外，高壓脈沖發(fā)射模塊不僅可以作為高頻換能器的測試模塊單獨使用，也可以作為超高頻超聲應用儀器的一個子模塊集成在系統(tǒng)當中。

技術實現(xiàn)要素：
要解決的技術問題：在常規(guī)的超聲成像系統(tǒng)中激發(fā)信號的帶寬、幅值不易調節(jié)和控制，并且其脈沖的頻率較低，不能較好的滿足超聲成像系統(tǒng)中使用需要的問題。技術方案：為了解決上述問題，本發(fā)明公開了脈寬幅值可調的寬帶高壓窄脈沖系統(tǒng)，包括控制信號調整模塊、MOSFET驅動模塊、P型MOSFET和N型MOSFET、脈沖幅值調整模塊，控制信號調整模塊接MOSFET驅動模塊，MOSFET驅動模塊接P型MOSFET和N型MOSFET，脈沖幅值調整模塊接入P型MOSFET和N型MOSFET。所述的脈寬幅值可調的寬帶高壓窄脈沖系統(tǒng)，所述的控制信號調整模塊包括脈沖信號源、邏輯電平轉換器件或邏輯電平轉換電路、脈寬控制部分、P型MOSFET和N型MOSFET驅動脈沖時序調整部分。所述的脈寬幅值可調的寬帶高壓窄脈沖系統(tǒng)，所述的脈沖信號源為現(xiàn)場可編輯門陣列或微處理器MCU、通用交流信號源、晶振、DSP、ARM或CPLD輸入。所述的脈寬幅值可調的寬帶高壓窄脈沖系統(tǒng)，脈寬控制部分包含延時器件和非門、與門；經過邏輯電平轉換輸出的正脈沖分兩路，一路經過非門后接延時處理，再與另外一路接入與門，變得到特定脈寬的控制信號，特定脈寬控制信號輸出脈沖脈寬；特定脈寬的控制信號分兩路，分別經過延時，匹配P型MOSFET和N型MOSFET打開關閉時間，接入MOSFET驅動模塊。所述的脈寬幅值可調的寬帶高壓窄脈沖系統(tǒng)，所述的延時器件為單個延時器件DS1100U、多個DS1100U、或同軸線。所述的脈寬幅值可調的寬帶高壓窄脈沖系統(tǒng)，所述的延時器件包括時鐘、計數(shù)器和延時網絡。所述的脈寬幅值可調的寬帶高壓窄脈沖系統(tǒng)，脈沖幅值調整模塊包含高壓電源和高壓輸出調節(jié)部分。所述的脈寬幅值可調的寬帶高壓窄脈沖系統(tǒng)，所述的高壓電源為高壓正電源EMCO-CA02P與高壓負電源EMCO-CA02N，數(shù)模轉換器接高壓正電源EMCO-CA02P與高壓負電源EMCO-CA02N的電壓輸出調節(jié)端口，從而調節(jié)高壓輸出，實現(xiàn)脈沖的幅值調節(jié)。所述的脈寬幅值可調的寬帶高壓窄脈沖系統(tǒng)，高壓電源為正電源EMCO-CA02P，接P型MOSFET，輸出脈沖為正脈沖；高壓電源為負電源EMCO-CA02N，接N型MOSFET，輸出脈沖為負脈沖；高壓電源為正電源EMCO-CA02P與EMCO-CA02N，分別接P型MOSFET與N型MOSFET，輸出脈沖雙極性脈沖。所述的脈寬幅值可調的寬帶高壓窄脈沖系統(tǒng)脈沖的產生方法：信號輸入端的信號接入控制信號調整模塊，控制信號調整模塊將輸入信號分兩路，一路經過非門接延時器件延時處理；另外一路接入與門，與門輸出端產生ns級窄脈沖，脈沖寬度由延時時間決定；該窄脈沖分為兩路信號，延時匹配雙溝道MOSFET打開關閉，控制MOSFET驅動，從而打開或者關閉雙溝道MOSFET；通過改變控制脈沖的寬度來調節(jié)輸出脈沖的脈寬；脈沖輸出幅值由改變高壓電源輸出幅值實現(xiàn)；系統(tǒng)工作原理如圖1所示。通過邏輯電平轉換器件或者電路，實現(xiàn)可編程器件（如現(xiàn)場可編輯門陣列可編程器件、微處理器MCU）輸出的控制信號（如LVPECL、LVDS）到脈沖模塊控制電平（如LVTTL、TTL）的轉換，或直接采用信號源輸入信號。延遲處理部分實現(xiàn)脈寬的變化，同時也實現(xiàn)脈沖帶寬和脈沖中心頻率的變化：原理如下：因為產生脈沖的器件工作在脈沖開關狀態(tài)，假設脈沖是理想的，則導通特性可以用矩形電壓函數(shù)來代替，通過改變脈寬來調整頻率的原理如下述的函數(shù)及說明書附圖7a、圖7b、圖7c、圖7d：原波形為,a>1時域壓縮，頻域擴展a倍；0<a<1時域擴展，頻帶壓縮；脈沖寬度的減小，就對應于脈沖-3dB截止頻率的增加；所以，更高頻率對應脈寬要更窄；對信號發(fā)生器產生的脈寬為Ta的正脈沖進行延時，延時時間為Tb（Tb<Ta），然后將延時后獲得信號與原信號進行邏輯與，這樣理論上就可以得到脈寬為（Ta-Tb）的脈沖，如說明書附圖8。因為，所以高壓脈沖幅值變化，對應于脈沖的截止頻率也會發(fā)生變化。信號發(fā)生器或其他信號源（晶振、可編程器件輸出）產生方波脈沖；通過非門對信號發(fā)生器波形進行整形，減小信號的上升沿和下降沿時間；信號分兩路，一路經過非門后延時處理，延時為a，然后與另一路信號連接與門，經過與門處理之后，理論上就可以到脈寬為a的正脈沖；將脈寬為a的信號作為P溝道MOSFET和N溝道MOSFET的開關控制信號；控制信號控制MOSFET驅動，從而打開或者關閉雙溝道MOSFET；可編程器件控制高壓電源輸出，從而改變輸出波形的幅值。有益效果：本發(fā)明的脈寬幅值可調的寬帶高壓窄脈沖系統(tǒng)及其其產生方法有下述優(yōu)勢：1.控制信號可以從信號發(fā)生器接入，通過邏輯門與延時器件或者電路的轉換，從一個大脈寬頻率很低的控制信號（可以是低頻率的時鐘信號）中得到脈寬很窄的控制信號。邏輯門使用非門和與門；控制信號也可以通過邏輯電平轉換得到，比如利用各種邏輯轉換器件，實現(xiàn)從可編程器件、CPLD、DSP、MCU等器件的LVPECL、LVDS、CMOS等電平轉換為LVTLL、TTL等邏輯電平，然后在這些邏輯電平信號基礎上，再次通過邏輯門、延時器件轉換，得到窄脈寬的信號。如，可編程器件FPGA輸出LVPECL邏輯信號，通過邏輯轉換芯片SN65LVELT23DGK，將差分信號轉換為LVTTL電平，從而實現(xiàn)遠端控制信號到脈沖模塊的連接傳輸。2.脈沖的脈寬的控制是通過延時器件（如DS1100U系列芯片）和與邏輯器件來實現(xiàn)的。延時器件包括并且不限于單個延時IC，可以是幾個延時器件的串聯(lián)達到具體的某個延時值。以實現(xiàn)5ns至幾百ns延時值，更加精確、容易的控制脈沖信號寬度。3.不同的控制脈寬對應于不同的輸出脈沖的脈寬值，改變控制脈沖寬度，對應改變輸出高壓脈沖的中心頻率和截止頻率。4.可以由可編程器件調節(jié)高壓輸出，靈活方便調節(jié)高壓脈沖幅值。5.采用峰值電流大于10A的MOSFET驅動（如集成驅動器件、分立雙極性晶體管或者場效應管推挽結構組成的驅動電路），這樣就可以盡可能增加MOSFET開關速度，得到上升下降沿很小的脈沖。6.調整正負高壓電源連接，靈活得到正極、負極、雙極性高壓脈沖。附圖說明圖1為脈寬幅值可調的寬帶高壓窄脈沖系統(tǒng)脈沖產生原理圖；圖2為脈寬幅值可調的寬帶高壓窄脈沖系統(tǒng)結構圖。圖3、圖4為實施例1單個雙極性脈沖圖。圖5、圖6為實施例2單個雙極性脈沖圖。圖7為通過改變脈寬來調整頻率的原理圖。圖8為脈寬為（Ta-Tb）的脈沖圖。具體實施方式實施例1現(xiàn)場可編輯門陣列輸出控制信號（邏輯電平為LVPECL），接SN65LVELT23DGK將LVPECL電平轉換為LVTTL電平，該信號分兩路，一路一路經過非門SN74LVC1G04反相，再接延時器件DS1100U-35+延時7ns然后與另外一路接入與門SN74AHCT1G08輸入端，與門輸出信號分為兩路，一路經過DS1100U延時后接P型MOSFET的驅動器件EL7158，另一路接DS1100U延時后接N型MOSFET驅動器件EL7158，兩片EL7158分別控制P型MOSFET和N型MOSFET打開關閉，高壓電源EMCO-CA02P輸出端（pin1）接P型MOSFET源極輸出控制端（pin2）接數(shù)模轉換器輸出，數(shù)模轉換器輸入端接現(xiàn)場可編輯門陣列，由現(xiàn)場可編輯門陣列控制脈沖的輸出，N型MOSFET源極接地。單個正脈沖如圖3和圖4。實施例2交流信號源Agilent81150A輸出的脈沖信號作為輸入信號，脈沖頻率1KHz，幅值4V，脈沖上升時間10ns，下降時間10ns，脈寬100ns。該信號分兩路，一路經過非門SN74LVC1G04反相，再接延時器件DS1100U延時，然后與另外一路輸入信號接入與門SN74AHCT1G08輸入端，與門輸出信號分為兩路，一路DS1100U延時控制P型MOSFET驅動EL7158，從而另一路DS1100U延時后控制N型MOSFET驅動EL7158，兩片EL7158分別控制P型MOSFET和N型MOSFET打開關閉，高壓電源EMCO-CA02P輸出端（pin1）接P型MOSFET源極，輸出控制端（pin2）接數(shù)模轉換器輸出端，高壓電源EMCO-CA02N輸出端（pin1）接N型MOSFET源極，輸出控制端（pin2）接數(shù)模轉換器輸出端,數(shù)模轉換器輸入端接現(xiàn)場可編輯門陣列，由現(xiàn)場可編輯門陣列控制脈沖的輸出。單個雙極性脈沖如圖5和圖6。