Генератор высоковольтных импульсов пикосекундной длительности

 

Изобретение относится к высоковольтной импульсной технике и может быть использовано в электрофизических установках для получения высоковольтных импульсов пикосекундной длительности. Целью изобретения является увеличение амплитуды при уменьшении длительности формируемого импульса. Формирующая цепь генератора выполнена из последовательно включенных коаксиальных формирующей линии 2, первой передающей линии 3, высокоомной формирующей линии 6 с внутренним электродом 7, второй передающей линии 8 с внутренним электродом 9. Срезающий разрядник 13 подключен параллельно входу линии 8. Выполнение внутреннего электрода 5 линии 4 цилиндрическим с радиусом много меньшим радиуса внутреннего электрода 7, а также выполнение зазора 12, образованного внутренними электродами 7 и 9, много меньшим зазора между внутренним и внешним электродами линии 4 позволяет увеличить при сохранении эффективности развязки между линиями 4 и 6 амплитуду генерируемого сигнала. 1 ил.

Изобретение относится к высоковольтной импульсной технике и может быть использовано в электрофизических установках для получения высоковольтных импульсов пикосекундной длительности. Цель изобретения повышение мощности выходного сигнала путем увеличения амплитуды при уменьшении длительности формируемого импульса. На чертеже изображена структурная схема генератора высоковольтных импульсов пикосекундной длительности. Генератор высоковольтных импульсов пикосекундной длительности состоит из зарядного источника 1 импульсного напряжения и подключенной к его выходу формирующей цепи из последовательно включенных коаксиальных формирующей линии 2, первой передающей линии 3, высокоомной линии 4 с внутренним электродом 5, низкоомной формирующей линии 6 с внутренним электродом 7, второй передающей линии 8 с внутренним электродом 9, к выходу которой подключена нагрузка 10, обостряющего разрядника 11, зазора 12, срезающего разрядника 13. Обостряющий разрядник 11 подключен между внутренними электродами формирующей линии 2 и первой передающей линии 3. Зазор 12 выполнен между внутренними электродами 7 и 9 низкоомной формирующей линии 6 и второй передающей линии 8. Срезающий разрядник 13 подключен параллельно входу второй передающей линии 8. Внутренний электрод 5 высокоомной линии 4 выполнен цилиндрическим с радиусом много меньшим радиуса внутреннего электрода 7 низкоомной формирующей линии 6. Зазор 12 выполнен много меньшим зазора между внешним и внутренним электродами высокоомной линии 4. Генератор высоковольтных импульсов пикосекундной длительности работает следующим образом. Формирующая линия 2 заряжается от зарядного источника 1 импульсного напряжения После срабатывания обостряющего разрядника 11 по первой передающей линии 8 через высокоомную линию 4 к низкоомной формирующей линии 6 поступает импульс напряжения и заряжает линию 6. Поскольку радиус внутреннего электрода 5 линии 4 много меньше радиуса внутреннего электрода 7 линии 6, то реализуется условие эффективной развязки низкоомной формирующей линии 6. В момент достижения напряжением на линии 6 максимального значения пробивается промежуток 12, и по линии 8 к нагрузке 10 распространяется высоковольтный импульс пикосекундной длительности. Чтобы исключить влияние на временные параметры формируемого импульса низкочастотной составляющей импульса напряжения, поступающего в линию 8 после пробоя зазора 12, после коммутации в линию 8 напряжения инициирует срабатывание срезающего разрядника 13. В процессе формирования высоковольтного импульса пикосекундной длительности низкоомная формирующая линия 6 работает в обычном режиме, при котором напряженность электрического поля ее внутреннего электрода 7 меньше напряженности электрического поля пробоя зазора 12. Высокоомная линия 4 работает в новом режиме, при котором напряженность электрического поля ее внутреннего электрода 5 минимум в три раза превышает напряженность электрического поля пробоя зазора 12. Возможность реализации такого режима работы линии 4 объясняется следующим. Если время распространения электромагнитных возмущений по удвоенной длине предполагаемого канала пробоя линии 4 больше времени его воздействия, то пробой невозможен, что соответствует частотным ограничениям при передаче по коаксиальной линии волн типа ТЕМ. Однако, если принять во внимание существование более инерционных составляющих механизма формирования пробоя, например образование цепочек из поляризованных молекул жидкости, по которым облегчается ускоренное движение электродов, то следует ожидать, что длительность интервала времени сохранения электрической прочности линии 4 будет выше границы, определяемой скоростью распространения электромагнитных возмущений, и в пределах геометрических ограничений на коаксиал по передаваемым частотам. Следовательно, с увеличением изоляционного зазора между электродами коаксиальной линии возможна реализация условий, когда напряженность электрического поля не является решающим фактором для обеспечения электрической прочности и может превышать напряженность электрического поля пробоя зазора между электродами линии плоской геометрии. Получено экспериментальное подтверждение изложенного для коаксиальной линии, заполненной трансформаторным маслом, с диаметрами внешнего и внутреннего электродов 5·10^-2м и 10^-4м соответственно. Максимальное значение напряженности электрического поля внутреннего электрода линии при передаче импульса напряжения 1,4 МВ и фронтом 1,7·10^-9с составило 2,3·10³МВ/м против напряженности 0,7·10³МВ/м электрического поля пробоя зазора масляного разрядника с электродами плоской геометрии. Наблюдаемое в эксперименте трехкратное превышение следует рассматривать как нижнюю оценку эффекта.

Формула изобретения

Генератор высоковольтных импульсов пикосекундной длительности, состоящий из зарядного источника импульсного напряжения и подключенной к его выходу формирующей цепи из последовательно включенных коаксиальных формирующей линии, первой передающей линии, высокоомной линии, низкоомной формирующей линии, второй передающей линии, к выходу которой подключена нагрузка, обостряющего разрядника, подключенного между внутренними электродами формирующей линии и первой передающей линии и зазора между внутренними электродами низкоомной формирующей линии и второй передающей линии, отличающийся тем, что, с целью повышения мощности выходного сигнала путем увеличения амплитуды при уменьшении длительности формируемого импульса, генератор снабжен срезающим разрядником, подключенным параллельно входу второй передающей линии, внутренний электрод высокоомной линии выполнен цилиндрическим с радиусом много меньшим радиуса внутреннего электрода низкоомной формирующей линии, и зазор между внутренними электродами низкоомной формирующей линии и второй передающей линии выполнен много меньшим зазора между внешним и внутренним электродами высокоомной линии.

РИСУНКИ

Рисунок 1

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Номер и год публикации бюллетеня: 8-2000

Извещение опубликовано: 20.03.2000        

---