專利名稱：一種基于玻璃纖維板的緊湊型模塊化脈沖形成線的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種基于玻璃纖維板的緊湊型模塊化脈沖形成線，屬于脈沖功率技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
20世紀(jì)60年代，英國的J. C.馬丁提出了利用形成線獲得納秒高壓脈沖的概念。經(jīng)過幾十年的努力，脈沖形成線已經(jīng)成功應(yīng)用各種不同類型的脈沖功率裝置中。然而，作為高功率脈沖源關(guān)鍵部件的脈沖形成線，目前都存在體積較大的問題，亟待解決；只有實(shí)現(xiàn)了脈沖形成線的小型化，才能真正意義上實(shí)現(xiàn)高功率脈沖源的小型化。目前，形成線小型化路線主要是傳輸介質(zhì)(儲能介質(zhì))的固態(tài)化，如采用固態(tài)陶瓷、kapton薄膜作為儲能介質(zhì)。固 態(tài)陶瓷具有相對介電常數(shù)高，儲能密度大的優(yōu)點(diǎn)，但其擊穿場強(qiáng)較低、密度大，制作的陶瓷介質(zhì)形成線重量大；kapton薄膜型脈沖形成線可以真正意義上實(shí)現(xiàn)形成線的小型化設(shè)計(jì)，但其存在高壓起暈嚴(yán)重，壽命有限的缺點(diǎn)。這些都嚴(yán)重制約了脈沖功率源的小型化發(fā)展和應(yīng)用；因此，尋求體積小、電壓傳輸效率高、儲存能量大的形成線對于脈沖功率技術(shù)的小型化及實(shí)用化發(fā)展具有重要意義。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有的缺陷，提供了一種基于玻璃纖維板的緊湊型模塊化脈沖形成線，獲得工作電壓高、結(jié)構(gòu)緊湊的模塊化脈沖形成線。為了解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供了如下的技術(shù)方案一種基于玻璃纖維板的緊湊型模塊化脈沖形成線，包括單板環(huán)氧玻璃纖維板脈沖形成線、隔離板、上壓板和下壓板；單板環(huán)氧玻璃纖維板脈沖形成線的基板為環(huán)氧玻璃纖維布板，銅材質(zhì)電極通過電鍍工藝涂覆在環(huán)氧玻璃纖維布板的正反面上，電極為橫向S型結(jié)構(gòu)，多個(gè)單板環(huán)氧玻璃纖維板脈沖形成線相同電極面貼合依次疊放在一起形成一組并聯(lián)的環(huán)氧玻璃纖維板脈沖形成線；多組并聯(lián)的環(huán)氧玻璃纖維板脈沖形成線之間夾疊隔離板后形成串聯(lián)的環(huán)氧玻璃纖維板脈沖形成線，并在上下兩端疊加上下壓板后通過螺釘緊固。引出電極為平行傳輸線結(jié)構(gòu)。單板環(huán)氧玻璃纖維板脈沖形成線單板形成線的基板厚度、寬度、長度可調(diào)，電極的厚度、寬度、匝間距可調(diào)，上、下壓板尺寸可調(diào)。本實(shí)用新型中的單板環(huán)氧玻璃纖維板脈沖形成線為帶狀線，主要由環(huán)氧玻璃纖維布板、S型銅電極組成。環(huán)氧玻璃纖維布板用于儲存能量，它是由環(huán)氧樹脂、填充劑以及玻璃纖維復(fù)合而成的；主要優(yōu)點(diǎn)有機(jī)械性能強(qiáng)、抗沖擊性好、絕緣性能優(yōu)良、工作溫度高、受環(huán)境影響小、容易加工。電極為銅材料，通過電鍍工藝涂覆在環(huán)氧玻璃纖維布板上。電極長度
I由設(shè)計(jì)的脈沖形成線的脈沖寬度m決定，即-J = T-Cr^ ;其中，^為真空中光速，Sr為
環(huán)氧玻璃纖維板相對介電常數(shù)。[0010]本實(shí)用新型一種基于玻璃纖維板的緊湊型模塊化脈沖形成線由多個(gè)單板線通過串、并聯(lián)的方式疊加而成。阻抗和耐壓是其兩個(gè)主要的技術(shù)參數(shù)，是其儲能大小的重要標(biāo)識。通過多級單脈沖形成線并聯(lián)，降低阻抗；通過多級串聯(lián)，提高耐壓。

附圖用來提供對本實(shí)用新型的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與本實(shí)用新型的實(shí)施例一起用于解釋本實(shí)用新型，并不構(gòu)成對本實(shí)用新型的限制。在附圖中圖I是單板環(huán)氧玻璃纖維板脈沖形成線的正面結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是單板環(huán)氧玻璃纖維板脈沖形成線的反面結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是隔離板的正面結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是隔離板的反面結(jié)構(gòu)示意圖；·圖5是本實(shí)用新型一種基于玻璃纖維板的緊湊型模塊化脈沖形成線的結(jié)構(gòu)圖；圖6是仿真分析結(jié)果。圖中1.基板2. S型電極(上)3.通孔焊盤4.上電極連接片5.下電極連接片6. S型電極(下)；21.基板22.固定孔23. S型電極(上)24.引出電極(上)25.引出電極(下)2 6. S型電極(下)27.上電極連接片28. S型電極(下)；31.下壓板 32.螺釘33.上壓板34.并聯(lián)的環(huán)氧玻璃纖維板脈沖形成線35.隔離板。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行說明，應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的優(yōu)選實(shí)施例僅用于說明和解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。如圖1、2所示，本實(shí)用新型中提出的單板環(huán)氧玻璃纖維板脈沖形成線為平板橫向S型結(jié)構(gòu)單板脈沖形成線。通常，百納秒量級的脈沖形成線拉伸平鋪長度近IOm (相對介電常數(shù)2. 2左右);而采用橫向S型結(jié)構(gòu)，將電極涂覆在基板上，可以實(shí)現(xiàn)脈沖形成線的緊湊型設(shè)計(jì)。本實(shí)用新型中脈沖形成線的絕緣材料采用環(huán)氧玻璃纖維布板，銅電極涂覆其上。為實(shí)現(xiàn)多級單板脈沖形成線的串并聯(lián)，單板環(huán)氧玻璃纖維板脈沖形成線的背面鍍有一小塊電極，并通過通孔與正面電極相連通。將一塊單板環(huán)氧玻璃纖維板脈沖形成線和另一塊單板環(huán)氧玻璃纖維板脈沖形成線的相同電極面疊放在一起，也即正面與正面貼合疊放，或反面與反面貼合疊放，即可實(shí)現(xiàn)兩條形成線的并聯(lián)。單板線阻抗較高、耐壓相對較低。為實(shí)現(xiàn)模塊化脈沖形成線的低阻抗設(shè)計(jì)，需將多個(gè)單板環(huán)氧玻璃纖維板脈沖形成線進(jìn)行并聯(lián)，形成一組并聯(lián)的環(huán)氧玻璃纖維板脈沖形成線。另外，為滿足模塊化形成線耐高壓的要求，將多組并聯(lián)的環(huán)氧玻璃纖維板脈沖形成線進(jìn)行串聯(lián)。由3個(gè)單板環(huán)氧玻璃纖維板脈沖形成線先并聯(lián)組成一組，然后由2組串聯(lián)組成一個(gè)模塊；其耐受電壓為2%、阻抗為2Z/3 力單板線耐圧二為單板線阻抗。本實(shí)用新型一種基于玻璃纖維板的緊湊型模塊化脈沖形成線，首先將多個(gè)單板環(huán)氧玻璃纖維板脈沖形成線進(jìn)行并聯(lián)作為一組，然后將多組并聯(lián)線進(jìn)行串聯(lián)，最后用壓板固定即可。具體安裝步驟如下(a)并聯(lián)。將一塊單板環(huán)氧玻璃纖維板脈沖形成線平放，上面放置另一塊單板環(huán)氧玻璃纖維板脈沖形成線，兩塊單板環(huán)氧玻璃纖維板脈沖形成線的相同電極面重疊在一起，不斷重復(fù)疊加，疊加的層數(shù)由需要的阻抗確定，在疊放的過程中需要保證板中的螺孔對齊。(b)串聯(lián)。將一組并聯(lián)的環(huán)氧玻璃纖維板脈沖形成線平放，在其上放置一塊隔離板，然后再放置一組并聯(lián)的環(huán)氧玻璃纖維板脈沖形成線。依次重復(fù)下去，疊加的層數(shù)由設(shè)計(jì)電壓及特性阻抗確定。串聯(lián)后的環(huán)氧玻璃纖維板脈沖形成線采用螺釘通過兩邊的通孔進(jìn)行 連接。(c)固定將串聯(lián)后的環(huán)氧玻璃纖維板脈沖形成線放置于上下壓板之間，通過螺釘將上下壓板緊固。此時(shí)，一組基于玻璃纖維板的緊湊型模塊化脈沖形成線安裝完畢。與通常的形成線相比，其最大優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊、耐壓高、內(nèi)感小。實(shí)施例一制一個(gè)耐壓50kV、脈寬150ns的基于玻璃纖維板的緊湊型模塊化脈沖形成線,特性阻抗4. O Ω。單板環(huán)氧玻璃纖維板脈沖形成線的基板為FR-4環(huán)氧玻纖布板，介電系數(shù)為4. 8,厚度為Imm,長430mm,寬410mm ；電極成橫向S型分布，電極厚100 μ m,電極寬8mm,阻間距4_，電極離基板邊緣的最近距離為20mm，單板環(huán)氧玻璃纖維板脈沖形成線邊緣通孔孔徑為4mm。如圖3、4所示，隔離板尺寸為500mmX600mmX3mm，其S型電極部分與單板環(huán)氧玻璃纖維板脈沖形成線電極尺寸相同，引出電極長50mm，寬90mm。上下壓板尺寸均為500mmX430mmX 15mm,下壓板兩個(gè)單邊各有8個(gè)MlO的螺孔,距離邊緣IOmm,上壓板兩個(gè)單邊各有8個(gè)Φ11的通孔,距離邊緣10mm。根據(jù)計(jì)算，單板環(huán)氧玻璃纖維板脈沖形成線的特性阻抗為22 Ω。采用11塊單板環(huán)氧玻璃纖維板脈沖形成線并聯(lián)，然后兩組并聯(lián)的環(huán)氧玻璃纖維板脈沖形成線夾隔離板后疊放串聯(lián)并通過上下壓板及螺栓固定，如圖5所示。單板環(huán)氧玻璃纖維板脈沖形成線的耐壓大于25kV，兩組并聯(lián)的環(huán)氧玻璃纖維板脈沖形成線串聯(lián)后的耐壓大于50kV。所得到的基于玻璃纖維板的緊湊型模塊化脈沖形成線尺寸為500mmX 600mmX 59. 6mm。為驗(yàn)證實(shí)用新型的形成線特性，對其進(jìn)行了仿真分析。在引出電極兩端加載了開關(guān)和負(fù)載，結(jié)果表明模塊化形成線能夠形成較好的脈沖方波，脈沖寬度大于150ns，如圖6所示。最后應(yīng)說明的是以上所述僅為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本實(shí)用新型，盡管參照前述實(shí)施例對本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)的說明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，其依然可以對前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換。凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種基于玻璃纖維板的緊湊型模塊化脈沖形成線，其特征在于包括單板環(huán)氧玻璃纖維板脈沖形成線、隔離板、上壓板和下壓板； 單板環(huán)氧玻璃纖維板脈沖形成線的基板為環(huán)氧玻璃纖維布板，銅材質(zhì)電極通過電鍍工藝涂覆在環(huán)氧玻璃纖維布板的正反面上，電極為橫向S型結(jié)構(gòu)， 多個(gè)單板環(huán)氧玻璃纖維板脈沖形成線相同電極面貼合依次疊放在一起形成一組并聯(lián)的環(huán)氧玻璃纖維板脈沖形成線； 多組并聯(lián)的環(huán)氧玻璃纖維板脈沖形成線之間夾疊隔離板后形成串聯(lián)的環(huán)氧玻璃纖維板脈沖形成線，并在上下兩端疊加上下壓板后通過螺釘緊固； 引出電極為平行傳輸線結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種基于玻璃纖維板的緊湊型模塊化脈沖形成線，其特征在于單板環(huán)氧玻璃纖維板脈沖形成線單板形成線的基板厚度、寬度、長度可調(diào)，電極的厚度、寬度、匝間距可調(diào)，上、下壓板尺寸可調(diào)。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種基于玻璃纖維板的緊湊型模塊化脈沖形成線，包括單板環(huán)氧玻璃纖維板脈沖形成線、隔離板、上壓板和下壓板；單板環(huán)氧玻璃纖維板脈沖形成線的基板為環(huán)氧玻璃纖維布板，銅材質(zhì)電極通過電鍍工藝涂覆在環(huán)氧玻璃纖維布板的正反面上，電極為橫向S型結(jié)構(gòu)，多個(gè)單板環(huán)氧玻璃纖維板脈沖形成線相同電極面貼合依次疊放在一起形成一組并聯(lián)的環(huán)氧玻璃纖維板脈沖形成線；多組并聯(lián)的環(huán)氧玻璃纖維板脈沖形成線之間夾疊隔離板后形成串聯(lián)的環(huán)氧玻璃纖維板脈沖形成線，并在上下兩端疊加上下壓板后通過螺釘緊固。引出電極為平行傳輸線結(jié)構(gòu)。本實(shí)用新型由多個(gè)單板線通過串、并聯(lián)的方式疊加而成，可降低阻抗，提高耐壓。
文檔編號B32B39/00GK202669119SQ201220213100
公開日2013年1月16日 申請日期2012年5月14日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月14日
發(fā)明者宋法倫, 金曉, 秦風(fēng), 甘延青, 龔海濤 申請人:中國工程物理研究院應(yīng)用電子學(xué)研究所