專利名稱：一種類(lèi)同軸結(jié)構(gòu)電容加載傳輸線的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及ー種類(lèi)同軸結(jié)構(gòu)電容加載傳輸線，一種用于高壓脈沖形成和傳輸?shù)男滦皖?lèi)同軸結(jié)構(gòu)電容加載傳輸線，屬于脈沖功率技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
脈沖形成網(wǎng)絡(luò)(PFN)是常見(jiàn)的長(zhǎng)脈沖產(chǎn)生裝置，一般由分立的電容、電感等集中參數(shù)元件按照特定方式組合而成，初始狀態(tài)脈沖形成網(wǎng)絡(luò)先將能量以電場(chǎng)形式儲(chǔ)存在電容器中，在開(kāi)關(guān)配合下，能量被電感和電容調(diào)制，以 特定脈沖形式釋放到負(fù)載。它主要用于產(chǎn)生500ns以上的脈寬，在調(diào)制器、雷達(dá)、加速器技術(shù)等高電壓領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。然而，PFN在形成較短脈沖時(shí)遇到困難，主要是因?yàn)镻FN的高頻特性差，上限截止頻率低，產(chǎn)生的脈沖上升時(shí)間較長(zhǎng)，另外，在形成短脈沖時(shí)，會(huì)遇到節(jié)間電感制作困難以及對(duì)電容器的內(nèi)部電感要求苛刻等難題，使得形成的波形質(zhì)量較差。為此將低自感電容器直接加載到雙導(dǎo)體平板傳輸線兩導(dǎo)體之間，當(dāng)電容器排布緊湊時(shí)，輸出脈沖前后沿和頂部都較為理想，這種電容加載傳輸線在很大程度上減小了每單元電感，從而提高了上限截止頻率，使其高頻性能得以改善?？梢院苋菀椎剌敵鯭量級(jí)，甚至是亞Q量級(jí)的百ns脈沖，且輸出波形質(zhì)量好。從高電壓絕緣角度看，平板傳輸線極板間電場(chǎng)分布比較均勻，能在一定程度上避免場(chǎng)畸變引起的電容器擊穿，只要極板邊緣設(shè)計(jì)合理，這種加載線就能用于產(chǎn)生快前沿高壓長(zhǎng)脈沖。加載線的電路結(jié)構(gòu)介于傳輸線和由集中參數(shù)元件構(gòu)成脈沖形成網(wǎng)絡(luò)之間，兼有傳輸線高頻性能好和脈沖形成網(wǎng)絡(luò)儲(chǔ)能密度高的優(yōu)點(diǎn)。[刊名]A Long-Pulse GeneratorBased on Tesla Transformer ana Pulse-Forming NetworK. Su J. C. , Zhang X. B. IEEETRANSACTIONS ON PLASMA SCIENCE, VOL. 37，NO. 10，OCT. 2009:1954-1958，公開(kāi)了這種電容加載平板線續(xù)接在形成線之后的Tesla-PFN型長(zhǎng)脈沖功率源。[刊名]Tesla-PFN型長(zhǎng)脈沖功率源加載線的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。李銳，張喜波，蘇建倉(cāng)。強(qiáng)激光與粒子束，2011，2311 =2893-2896,公開(kāi)Tesla-PFN型長(zhǎng)脈沖功率源多個(gè)電容加載雙導(dǎo)體平板傳輸線串聯(lián)的具體結(jié)構(gòu)。對(duì)于以上文獻(xiàn)公開(kāi)的加載線，當(dāng)多級(jí)串聯(lián)時(shí)，由于平板傳輸線引導(dǎo)的電磁波是在開(kāi)放空間中沿特定方向傳播的，而且相鄰加載線間距很小，多條線同時(shí)放電產(chǎn)生的時(shí)變電磁場(chǎng)會(huì)同時(shí)穿過(guò)其他平板線，就會(huì)在對(duì)方回路內(nèi)激勵(lì)起感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，形成擾動(dòng)電壓和擾動(dòng)電流，這樣彼此靠近的加載線就容易出現(xiàn)電磁干擾問(wèn)題，對(duì)長(zhǎng)脈沖輸出波形產(chǎn)生干擾。

發(fā)明內(nèi)容
為了避免現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，本發(fā)明提出了ー種類(lèi)同軸結(jié)構(gòu)電容加載傳輸線，解決電容加載平板線串聯(lián)放電時(shí)相互間的電磁干擾問(wèn)題，改善串聯(lián)加載線輸出脈沖頂部的平坦度。—種類(lèi)同軸結(jié)構(gòu)電容加載傳輸線，其特征在于包括外導(dǎo)體I、內(nèi)導(dǎo)體2、和多組電容器組3 ;外導(dǎo)體I的橫截面為矩形框體，將內(nèi)導(dǎo)體2置于外導(dǎo)體I的內(nèi)部，且兩導(dǎo)體中心線需重合；在外導(dǎo)體I與內(nèi)導(dǎo)體2之間設(shè)有相互并聯(lián)的多組電容器組；所述的內(nèi)導(dǎo)體2的橫截面為矩形；所述電容器組3為結(jié)構(gòu)并聯(lián)的多個(gè)電容器組，且組內(nèi)電容的電聯(lián)接關(guān)系為串聯(lián)。在外導(dǎo)體I的兩個(gè)端部設(shè)有過(guò)渡結(jié)構(gòu)4。所述過(guò)渡結(jié)構(gòu)4是沿外導(dǎo)體I的矩形筒內(nèi)側(cè)邊緣處設(shè)有ー圈銅管，且尖端毛刺打
磨光滑。所述外導(dǎo)體I和內(nèi)導(dǎo)體2采用紫銅材料。所述外導(dǎo)體I橫截面的四個(gè)角進(jìn)行 倒圓處理。所述內(nèi)導(dǎo)體2橫截面的四條邊進(jìn)行倒圓處理。所述多組電容器組的數(shù)目和組間的間隔距離取決于設(shè)計(jì)參數(shù)。本發(fā)明提出的ー種類(lèi)同軸結(jié)構(gòu)電容加載傳輸線，在放電傳輸脈沖時(shí)可將電磁波局限在外導(dǎo)體內(nèi)部，而在外導(dǎo)體的外部幾乎沒(méi)有電磁場(chǎng)分布。這樣當(dāng)多級(jí)傳輸線串聯(lián)放電時(shí)，即使相鄰加載線間距很小，各自放電產(chǎn)生的時(shí)變電磁場(chǎng)也不會(huì)穿過(guò)其他加載線，相互間就不會(huì)產(chǎn)生電磁干擾，因而串聯(lián)結(jié)構(gòu)的輸出脈沖波形品質(zhì)較好。


圖I :是類(lèi)同軸結(jié)構(gòu)電容加載傳輸線整體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2 :是類(lèi)同軸結(jié)構(gòu)電容加載傳輸線軸向剖面示意圖；圖3 :是類(lèi)同軸結(jié)構(gòu)電容加載傳輸線端部連接局部示意圖；圖4 :是類(lèi)同軸結(jié)構(gòu)電容加載傳輸線橫截面示意圖
具體實(shí)施例方式現(xiàn)結(jié)合實(shí)施例、附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)ー步描述本實(shí)施例中外導(dǎo)體I由0. 5mm厚的黃銅板卷成，長(zhǎng)1200mm,橫截面為一矩形，長(zhǎng)183mm,寬83mm,四個(gè)角進(jìn)行RlO倒圓，結(jié)合處處理光滑，避免出現(xiàn)尖峰引起強(qiáng)場(chǎng)強(qiáng)點(diǎn)造成高壓擊穿。上下兩端各打C>4. 5的孔38個(gè),兩兩間隔30mm,用以固定電容器組。內(nèi)導(dǎo)體2,由銅棒加工而成，長(zhǎng)1200mm,橫截面矩形長(zhǎng)30mm,寬IOmm,四條邊倒R5圓弧，兩端部均倒圓弧，保證整體光滑。內(nèi)導(dǎo)體上下兩面與外導(dǎo)體對(duì)應(yīng)的位置打孔，用以固定電容器組。電容器3為高壓陶瓷電容器，單個(gè)容值2. 5nF，耐壓20kV。其直徑52mm，高20mm。加載線兩端的過(guò)渡結(jié)構(gòu)4，目的是使外導(dǎo)體端部均勻過(guò)渡。該過(guò)渡結(jié)構(gòu)包括一段略大于外導(dǎo)體I的矩形筒，一圈銅管點(diǎn)焊在矩形筒內(nèi)側(cè)邊緣處，起尖端過(guò)渡減小場(chǎng)強(qiáng)的作用。安裝時(shí)，將四個(gè)電容串為ー組，將電容器組3通過(guò)螺釘緊固在內(nèi)導(dǎo)體2的上下兩偵牝電容器組的數(shù)目由設(shè)計(jì)參數(shù)決定，電容器組之間的間隔可作調(diào)整。將連為一體的電容3與內(nèi)導(dǎo)體2從外導(dǎo)體I 一端送進(jìn)，當(dāng)內(nèi)外導(dǎo)體兩端部對(duì)齊時(shí)，將電容器組3與外導(dǎo)體I通過(guò)螺釘緊固，三者均連為一體。再將兩個(gè)過(guò)渡結(jié)構(gòu)4套在外導(dǎo)體I兩端，為了防止過(guò)渡結(jié)構(gòu)4松動(dòng)，可用螺釘緊固。這樣外導(dǎo)體I兩端的棱邊可接觸到過(guò)渡結(jié)構(gòu)4的銅管，銅管起到了屏蔽強(qiáng)電場(chǎng)的作用。本發(fā)明提出的這種類(lèi)同軸結(jié)構(gòu)電容加載傳輸線多級(jí)串聯(lián)放電傳輸脈沖時(shí)，電磁場(chǎng)被局限在外導(dǎo)體內(nèi)部，而在外導(dǎo)體的外部幾乎沒(méi)有電磁場(chǎng)分布。即使相鄰加載線間距很小，各自放電產(chǎn)生的時(shí)變電磁場(chǎng)也不會(huì)穿過(guò)其他加 載線，相互間不會(huì)產(chǎn)生電磁干擾。
權(quán)利要求
1.一種類(lèi)同軸結(jié)構(gòu)電容加載傳輸線，其特征在于包括外導(dǎo)體(I )、內(nèi)導(dǎo)體(2)、和多組電容器組(3);外導(dǎo)體(I)的橫截面為矩形框體，將內(nèi)導(dǎo)體(2)置于外導(dǎo)體(I)的內(nèi)部，且兩導(dǎo)體中心線需重合；在外導(dǎo)體(I)與內(nèi)導(dǎo)體(2)之間設(shè)有相互并聯(lián)的多組電容器組；所述的內(nèi)導(dǎo)體(2)的橫截面為矩形；所述電容器組(3)為結(jié)構(gòu)并聯(lián)的多個(gè)電容器組，且組內(nèi)電容的電聯(lián)接關(guān)系為串聯(lián)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的類(lèi)同軸結(jié)構(gòu)電容加載傳輸線，其特征在于在外導(dǎo)體(I)的兩個(gè)端部設(shè)有過(guò)渡結(jié)構(gòu)(4)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的類(lèi)同軸結(jié)構(gòu)電容加載傳輸線，其特征在于所述過(guò)渡結(jié)構(gòu)(4)是沿外導(dǎo)體(I)的矩形筒內(nèi)側(cè)邊緣處設(shè)有一圈銅管，且尖端毛刺打磨光滑。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的類(lèi)同軸結(jié)構(gòu)電容加載傳輸線，其特征在于所述外導(dǎo)體(I)和內(nèi)導(dǎo)體(2)采用紫銅材料。
5.根據(jù)權(quán)利要求I或4所述的類(lèi)同軸結(jié)構(gòu)電容加載傳輸線，其特征在于所述外導(dǎo)體(1)橫截面的四個(gè)角進(jìn)行倒圓處理。
6.根據(jù)權(quán)利要求I或4所述的類(lèi)同軸結(jié)構(gòu)電容加載傳輸線，其特征在于所述內(nèi)導(dǎo)體(2)橫截面的四條邊進(jìn)行倒圓處理。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的類(lèi)同軸結(jié)構(gòu)電容加載傳輸線，其特征在于所述多組電容器組的數(shù)目和組間的間隔距離取決于設(shè)計(jì)參數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種類(lèi)同軸結(jié)構(gòu)電容加載傳輸線，其特征在于外導(dǎo)體的橫截面為矩形框體，將內(nèi)導(dǎo)體置于外導(dǎo)體的內(nèi)部，且兩導(dǎo)體中心線需重合；在外導(dǎo)體與內(nèi)導(dǎo)體之間設(shè)有相互并聯(lián)的多組電容器組；所述的內(nèi)導(dǎo)體的橫截面為矩形；所述電容器組為結(jié)構(gòu)并聯(lián)的多個(gè)電容器組，且組內(nèi)電容的電聯(lián)接關(guān)系為串聯(lián)。本發(fā)明的類(lèi)同軸結(jié)構(gòu)電容加載傳輸線，在放電傳輸脈沖時(shí)可將電磁波局限在外導(dǎo)體內(nèi)部，而在外導(dǎo)體的外部幾乎沒(méi)有電磁場(chǎng)分布。這樣當(dāng)多級(jí)傳輸線串聯(lián)放電時(shí)，即使相鄰加載線間距很小，各自放電產(chǎn)生的時(shí)變電磁場(chǎng)也不會(huì)穿過(guò)其他加載線，相互間就不會(huì)產(chǎn)生電磁干擾，因而串聯(lián)結(jié)構(gòu)的輸出脈沖波形品質(zhì)較好。
文檔編號(hào)H01G4/38GK102769164SQ201210245298
公開(kāi)日2012年11月7日 申請(qǐng)日期2012年7月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月16日
發(fā)明者孫旭, 張喜波, 曾搏, 李銳, 王穎, 程杰, 蘇建倉(cāng), 趙亮 申請(qǐng)人:西北核技術(shù)研究所