脉冲形成线

摘要： 全固态电感储能型脉冲形成线调制器是实现高重复频率、电压高增益和短脉冲输出的一种全新方案。但开关非理想的动态特性和传输线固定的物理空间尺寸限制,难以实现高压短脉冲的产生和调控。为解决上述难题,通过电磁场分析建立了碳化硅场效应器件开关驱动模型,发现高速驱动和开关器件低寄生参数能有效改善开关动态特性,提出了板上高速开关及驱动集成设计解决方案。基于波过程分析和多开关时序逻辑控制理论,提出多开关削波电路拓扑方法和主动负载阻抗调制技术。实验结果表明,该调制器可产生上升时间2.1 ns,下降时间3.5 ns,脉冲宽度5.1 ns的方波短脉冲,并且脉冲宽度5~20 ns连续可调。10级叠加后验证了调整器高压能力,初级储能充电电压25 V时,电压增益可达336倍,重复频率200 kHz。

摘要： 脉冲功率技术通过长时间储能并将能量在极短时间释放到负载上,以获得极高的峰值功率。现代脉冲功率技术在国防和工业领域均有广泛应用,包括脉冲激光光源、废气废水处理、材料表面改性、生物和医疗、加速器等。大容量脉冲功率电源朝着高功率、重复频率、集成化、小型化的方向持续发展,其关键技术涉及储能技术、开关技术、脉冲形成线和脉冲调制技术、绝缘材料技术、新型大电流脉冲源和高功率微波源、以及各类应用技术等诸多方面。

摘要： 为了更好地促进"大容量脉冲功率电源关键技术"相关的研究与应用,本刊拟将2021年第10期辟为"大容量脉冲功率电源关键技术"专辑,以期对国内外大容量脉冲功率电源关键技术的研发现状提供一个比较全面的展示平台。热切欢迎从事大容量脉冲功率电源关键技术研发工作的专家学者和青年科技工作者踊跃投稿。专题主要征文范围包括:(1)脉冲功率储能技术;(2)脉冲功率开关技术;(3)脉冲形成线和脉冲调制技术;(4)绝缘材料技术;(5)新型大电流脉冲源和高功率微波源技术;(6)各类脉冲功率应用技术。

摘要： 为了更好地促进“大容量脉冲功率电源关键技术”相关的研究与应用,本刊拟将2021年第10期辟为“大容量脉冲功率电源关键技术”专辑,专题主要征文范围包括:①脉冲功率储能技术;②脉冲功率开关技术;③脉冲形成线和眛冲调制技术;④绝缘材料技术;⑤新型大电流脉冲源和高功率微波源技术;⑥各类林冲功率应用技术。

摘要： 现代脉冲功率技术在国防和工业领域均有广泛应用,包括脉冲激光光源、废气废水处理、材料表面改性、生物和医疗、加速器等。大容量脉冲功率电源朝着高功率、重复频率、集成化、小型化的方向持续发展,其关键技术涉及储能技术、开关技术、脉冲形成线和脉冲调制技术、绝缘材料技术、新型大电流脉冲源和高功率微波源、以及各类应用技术等诸多方面。脉冲功率技术的内涵也从能量在时间上的压缩扩展到能量在空间上的叠加,其面临的极端工况常常能触及相关学科前沿,其相关基础理论支撑着国家的重大工程,是一个科学与技术高度融合的领域。

摘要： 本刊拟将2021年第10期辟为"大容量脉冲功率电源关键技术"专辑,热切欢迎从事大容量脉冲功率电源关键技术研发工作的专家学者和青年科技工作者踊跃投稿。专题主要征文范围包括:①脉冲功率储能技术;②脉冲功率开关技术;③脉冲形成线和脉冲调制技术;④绝缘材料技术;⑤新型大电流脉冲源和高功率微波源技术等。

摘要： 脉冲功率技术通过长时间储能并将能量在极短时间释放到负载上,以获得极高的峰值功率。现代脉冲功率技术在国防和工业领域均有广泛应用,包括脉冲激光光源、废气废水处理、材料表面改性、生物和医疗、加速器等。大容量脉冲功率电源朝着高功率、重复频率、集成化、小型化的方向持续发展,其关键技术涉及储能技术、开关技术、脉冲形成线和脉冲调制技术、绝缘材料技术、新型大电流脉冲源和高功率微波源、以及各类应用技术等诸多方面。

摘要： 以FR-4环氧玻璃纤维布为介质材料,研制了一种S型平板折叠式固态脉冲形成线.从理论上和实验上分析了脉冲形成线的放电过程.重点研究了边缘特性对其特性阻抗的影响,给出了改进的特征阻抗表达式;分析了相邻效应和集肤效应对脉冲形成的影响,给出了脉冲波形中出现高频噪声的原因;实验上验证了使用寿命与外加电场的关系.采用多级折叠线串并联模块化技术,提高了模块电压,降低了特性阻抗,研制了一种基于串并联技术的Blumlein线模块.该模块的耐压大于120 kV,特性阻抗约为7Ω,脉冲宽度为138 ns.

摘要： 采用飞行时间法测量原子氧束能谱时,要求离化源为纳秒级脉宽、能量均匀的脉冲电子束,以尽量降低离子收集器附近产生的等离子体鞘层电位对原子氧束能谱测量精度的影响.针对上述脉冲电子束的性能要求,研制了一款基于雪崩三极管Marx电路的小型方波脉冲源.首先介绍了雪崩三极管的工作特性、Marx电路的升压原理以及元器件的选取方法;然后结合脉冲形成线电压波反射原理,建立了同轴线缆充电时的电路方程;分析了方波脉冲成形机理和传输线阻抗对输出脉冲波形的影响,将同轴电缆传输线等效为分布式电感电容模拟网络,搭建了同轴电缆传输线仿真模型;设计制作了具体电路,在各级模拟网络充放电特性仿真结果的指导下,针对性地对同轴电缆传输线的姿态进行微调,改善了输出波形.实际电路产生了幅值±200～300 V、频率1～10 kHz可调、双快边沿纳秒方波脉冲.

摘要： 设计了一种新型CaO-TiO2-Al2O3基脉冲形成线用介质陶瓷体系,采用传统固相法通过优化组分和制备工艺等,调控其陶瓷的微结构,获得了介电性能和耐电性能优异的陶瓷体系,其介电常数在15～35之间可调,介电损耗小于0.003,频率稳定性好,其耐电强度高达50kV/mm(@1mm).研究了厚度变化对CaO-TiO2-Al2O3基介质陶瓷的耐电强度的影响,随着厚度的减小,其耐电强度从50kV/mm(@1mm)提高到92 kV/mm(@0.1mm).根据弱点击穿理论,结合陶瓷的化学组分和微观结构,解释了CaO-TiO2-Al2O3基介质陶瓷的电击穿特性.

摘要： 采用聚酯薄膜为绝缘材料，设计了一种小型化便携式层绕Blumlein线，其主要特点是采用S型层绕的方法对薄膜介质平板Blumlein线进行绕制，使形成线的体积小，结构紧凑，有利于脉冲功率源小型化、实用化的发展。其集成了薄膜电容器易卷绕、耐高压、储能强的优势，同时具备了传输线的特点。采用气体火花间隙开关，对S型薄膜介质脉冲形成线的耐压特性及负载输出波形进行了实验研究。结果表明：开关的导通特性对脉冲形成线的负载输出波形有很大的影响，开关电感及开关抖动等因素会影响脉冲波形的前后沿，使输出脉冲方波波形质量变差。采用PSpice软件对实验等效电路进行了模拟，得到了与实验一致的结果。设计的BlumIein线体积为50cm×18cm×12cm，承载电压50kV，负载输出脉冲上升沿50ns，平顶宽度120ns。

摘要： 采用模块化结构，设计了一种卷绕式螺旋形薄膜介质脉冲形成线，并且对绝缘材料、电极材料的选择依据进行了分析。基于模块化卷绕式脉冲形成线，研制的重复频率脉冲方波产生器采用4个开关同步触发四级形成线模块，从而实现多模块的电压串联叠加，以达到产生高压的目的。开关采用气体火花间隙开关，每级开关及充放电采用电感隔离。研制的脉冲产生器输出电压220kV，脉冲宽度182ns，前沿50ns，可10Hz重复频率稳定运行。

摘要： 设计了一种卷绕式螺旋形薄膜介质脉冲形成线，并且对绝缘材料、电极材料的选择依据进行了分析。采用四个开关同步触发实现了四级形成线模块串联叠加，可10Hz重复频率稳定运行.rn 实验结果表明，采用层绕式螺旋薄膜介质Blumlein线可以获得较好的脉冲方波波形，采用聚丙烯薄膜作为绝缘介质，其耐压性能好，而且易折叠卷绕，实现脉冲形成线的小型化。

摘要： 基于多级薄膜介质脉冲形成叠加实验，介绍了气体火花间隙开关对多级脉冲形成线输出波形的影响。从开关抖动、开关电感、开关电阻三个方面分析了其对多级脉冲形成线输出特性的影响。并且通过实验，对开关的导通特性对脉冲形成线输出波形的影响进行了验证。

摘要： 对"多铁性"脉冲形成线输出特性进行了研究.利用镍锌铁氧体-钛酸钡陶瓷复合多铁性材料制作了脉冲形成线.在不同的磁回路条件下得到了不同脉冲宽度的电脉冲方波,其中以高磁导率材料组合成的闭合磁回路得到了脉冲宽度约201 ns的方波输出.推算出脉冲形成线的相对介电常数接近2 000,相对磁导率大于1.4.基于有效磁导率的概念,分析了多铁性脉冲形成线几何构型对脉冲输出特性的影响.分析表明:平板状"多铁性脉冲形成线"的有效磁导率不仅取决于平板介质的磁导率,还取决于周围介质的磁导率,因而有效磁导率通常较小,其输出表现出明显的铁电性而只有"弱"的铁磁性;相比之下,同轴结构的"多铁性脉冲形成线"具有更高的有效磁导率,其输出可同时表现出强的铁电性和铁磁性,即更明显的"多铁性"."多铁性脉冲形成线"有可能在紧凑型脉冲功率系统中获得应用.

摘要： 采用串联单传输线、并联Blumlein脉冲形成线和高重复频率固体开关等技术路线开展了MHz重复频率脉冲功率技术研究.利用串联单传输线获得了幅度约200 kV,时间间隔约500 ns的双脉冲.利用并联使用的Blumlein系统和特殊设计的汇流/隔离网络获得了幅度约275 kV,时间间隔约500 ns的三脉冲.利用并联MOSFET和感应叠加原理研制了6 kV/2.5 MHz固体调制器.结果表明:3种方式均可以猝发MHz的方式输出高品质的高压脉冲串,可根据实际的需求选择合适技术路线.

摘要： 为了研究尾场效应引起的束流不稳定性,建立了由非对称Blumlein脉冲形成线、导体层和微堆层构成的介质壁加速器单元模块模型,用有限积分法对强流电子束在此结构中产生的尾场进行了计算,分别计算单组元和2组单元加速模块中的尾场势和尾场阻抗.从模拟的结果来看, x,y方向的尾场势和尾场阻抗都很小,束流尾场对横向的影响比较小.z方向的尾场势和尾场阻抗影响较大,尾场阻抗达到100 Ω量级.证明了由于介质壁加速器结构在加速腔长度和束流通过路径的连续性方面都具有很大的优势,横向阻抗小,束流尾场效应在束流不稳定性方面的影响相对较小,束流传输时的要求也会降低.

摘要： 依据电压脉冲在传输线中的传播特性,分析了将形成线和传输线构成封闭回路,使电脉冲在其中反复循环,从而在高阻负载上得到高压多脉冲输出的可能性,并进行了电路模拟研究.利用Blumlein脉冲形成线系统和400 kV高压电缆组成封闭回路,进行了高压实验研究,在高阻约1 kΩ负载上得到了大于200 kV的多个脉冲输出,脉冲宽度120 ns、间隔不超过400 ns.研究表明,利用脉冲循环方法可以在较高阻抗的负载上产生MHz重复频率的高压多脉冲串,其脉冲质量与形成线开关状态密切相关.

摘要： 对薄膜介质层绕式Blumlein线的特性参数进行了理论分析.采用Pspice软件对电路模型进行了计算,分析了开关电感、寄生电阻对负载输出波形的影响.结果表明:开关电感的存在使得负载波形前沿变缓,后延波形扭曲变差,寄生电阻会影响负载的电压输出效率.采用模拟软件对传输线中的电磁场分布进行了计算,结果表明薄电极边缘场畸变以及折叠弯曲部分的场变化是绝缘介质耐压必须考虑的因素.基于此理论分析,设计制作了一种新型薄膜介质Blumlein线,绝缘材料为聚酯薄膜,单层薄膜厚100μm,电极为厚50 μm的铜皮,单元模块设计耐压50 kV.进行了三级模块串联叠加实验,充电25 kV,匹配负载输出60 kV,脉冲上升沿80 ns,脉冲宽度200 ns.

摘要： 一种生成模式化脉冲的方法。该方法包括利用多个电荷对多个电容器单元进行充电，并且将多个经充电的电容器单元顺序耦合至至少一个电调节器以便允许向负载传递具有所期望的多级电压波形的经调解激励脉冲。该电调节器连接至负载。

摘要： 本发明公开了一种基于脉冲氢闸流管和低阻抗电缆Blumlein脉冲形成线的等离子体电光开关驱动电路；采用低阻抗射频高压同轴电缆整根电缆整形矩形高压开关脉冲，将脉冲成型电缆和开关脉冲传输电缆合二为一，使驱动源系统结构简洁、可靠。输出矩形脉冲电压的幅度等于脉冲形成线充电直流高压幅度，具有充电电压低，充电直流高压被整根高压同轴电缆的绝缘层封闭，脉冲形成线绝缘性能及可靠性高。该发明克服了单人工线或电缆整形矩形开关脉冲要求充电电压是输出脉冲电压2倍以上，充电电压高、绝缘要求高以及输出脉冲传输电缆多的难题。

摘要： 本发明公开了一种具有反向抑制的BLUMLEIN脉冲形成线，其特征在于，包括：充电电源V1、充电开关S2、等效负载R1、Blumlein脉冲形成线和脉冲吸收电路FR1；所述Blumlein脉冲形成线包括：半导体开关S1、脉冲形成线L1和脉冲形成线L2；本发明解决了负载阻抗与脉冲形成线的阻抗不匹配引起形成线上的反射电压，进而在半导体开关上产生电流震荡以及在负载上形成反向电压造成器件损坏的问题。

摘要： 本发明公开了一种基于纳米液体介质的梳状脉冲形成线，目的是解决脉冲形成线难以在较小尺寸条件下提供长方波脉冲及平均储能密度低、耐受电压低的问题。本发明对梳状脉冲形成线的结构加以优化，改进内导体的结构，梳状内导体和外筒形成了一种慢波结构，采用纳米液体介质，变压器采用特斯拉变压器且从一体化的形成线中分离初级线圈和次级线圈，并添加磁芯加强以初次级线圈之间的耦合作用，提升变压比。本发明能够增加梳状形成线储能，实现长脉冲输出，提高储能密度，且结构紧凑，分离的特斯拉变压器与梳状形成线结构能促进纳米液体和梳状形成线的配合效果，同时保证特斯拉变压器与变压器油良好的配合效果不变。

摘要： 本发明公开了一种组合绝缘型卷绕带状脉冲形成线，目的是提高脉冲形成线耐压等级及能量密度峰值。本发明由金属带和绝缘介质带组成，金属带由上金属带，中金属带和下金属带构成，绝缘介质带由上储能介质带，下储能介质带和隔离介质带构成；上储能介质带和下储能介质带均由n2层聚酰亚胺膜和n1层聚丙烯膜叠加而成；隔离介质带由n3层聚丙烯膜沿垂直于上金属带方向叠加而成；金属带和绝缘介质带按照上金属带‑上储能介质带‑中金属带‑下储能介质带‑下金属带‑隔离介质带的顺序依次叠加，并卷绕成阿基米德螺旋线状。本发明通过组合绝缘方式优化高压电极边缘电场分布，提高了高功率脉冲形成线耐压等级及能量密度峰值。

摘要： 本发明公开了一种基于脉冲氢闸流管和低阻抗电缆Blumlein脉冲形成线的等离子体电光开关驱动电路；采用低阻抗射频高压同轴电缆整根电缆整形矩形高压开关脉冲，将脉冲成型电缆和开关脉冲传输电缆合二为一，使驱动源系统结构简洁、可靠。输出矩形脉冲电压的幅度等于脉冲形成线充电直流高压幅度，具有充电电压低，充电直流高压被整根高压同轴电缆的绝缘层封闭，脉冲形成线绝缘性能及可靠性高。该发明克服了单人工线或电缆整形矩形开关脉冲要求充电电压是输出脉冲电压2倍以上，充电电压高、绝缘要求高以及输出脉冲传输电缆多的难题。

摘要： 为解决传统的柔性同轴电缆卷绕使用时由于脉冲形成过程中两根同轴电缆之间发生电磁耦合效应导致输出的波形发生畸变或衰减的技术问题，本发明实施例提供一种同轴高压脉冲形成线柔性电缆，包括：内导体层；内绝缘层，套设于内导体层外；中导体层，套设于内绝缘层外；中绝缘层，套设于中导体层外；外导体层，套设于中绝缘层外；以及外绝缘层，套设于外导体层外；其中，内导体层的外径d1、中导体层的内径d2、中导体层的外径d3、外导体层的内径d4，满足：d4/d3＝d2/d1。本发明实施例实现了在脉冲形成过程中即使卷绕使用，其输出波形也不会发生畸变。

摘要： 本发明涉及一种含粘接层的高压脉冲形成线及其生产工艺，其中高压脉冲形成线包括内导体，以及由内向外依次包覆在内导体外部的主绝缘层、外导体、内护套、外屏蔽层和外护套；主绝缘层与内导体之间设置有包覆在内导体外部的粘接层，粘接层为线性低密度聚乙烯材料内导体选取，以及对其进行预处理；生产工艺包括内导体选取、挤塑粘接层、挤塑主绝缘层、绕包、编织或缠绕外导体、挤塑内护套、绕包、编织或缠绕外屏蔽层，以及挤塑外护套。本发明可以保证粘接层与内导体的贴合度，减少可能存在的气隙和缺陷，满足100kV耐压等级要求，而且还能够降低脉冲上升沿时间，满足波形要求。

摘要： 本实用新型公开了一种基于脉冲氢闸流管和低阻抗电缆Blumlein脉冲形成线的等离子体电光开关驱动电路；采用低阻抗射频高压同轴电缆整根电缆整形矩形高压开关脉冲，将脉冲成型电缆和开关脉冲传输电缆合二为一，使驱动源系统结构简洁、可靠。输出矩形脉冲电压的幅度等于脉冲形成线充电直流高压幅度，具有充电电压低，充电直流高压被整根高压同轴电缆的绝缘层封闭，脉冲形成线绝缘性能及可靠性高。该实用新型克服了单人工线或电缆整形矩形开关脉冲要求充电电压是输出脉冲电压2倍以上，充电电压高、绝缘要求高以及输出脉冲传输电缆多的难题。

摘要： 本实用新型公开了一种采用脉冲形成线串行输出高压脉冲的装置，包括脉冲形成线、脉冲形成开关、脉冲传输线和充电用Marx，所述的脉冲形成线、脉冲形成开关和充电用Marx构成一套脉冲发生器，所述的脉冲形成开关设置在脉冲形成线一端，所述的充电用Marx设置在脉冲形成线的下部，所述的高压脉冲的装置由两套以上脉冲发生器串联而成，其中，一套脉冲发生器的脉冲形成线与另一套脉冲发生器脉冲形成开关串联，所述高压脉冲的装置末端的脉冲形成开关设置有脉冲传输线。可产生具有数百纳秒时间间隔的高电压类方波脉冲串，脉冲重复频率高、时间控制精度高、脉冲品质好、脉冲间隔连续可调。