一種雙路同步輸出寬譜高功率脈沖產(chǎn)生器的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種雙路同步輸出寬譜高功率脈沖產(chǎn)生器，為了提高目前寬譜高功率微波系統(tǒng)中寬譜諧振器的輸出功率，采用兩個(gè)開關(guān)激勵(lì)同軸寬譜諧振器共用一個(gè)環(huán)形對(duì)地開關(guān)和“T”字形充電結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了兩個(gè)諧振器的同步諧振與同步輸出，相同充電電壓下可使寬譜諧振器產(chǎn)生的寬譜高功率微波功率提高一倍，進(jìn)而可使寬譜輻射系統(tǒng)等效輻射功率提高一倍?？梢詮V泛應(yīng)用于寬譜高功率微波系統(tǒng)、強(qiáng)電磁脈沖研究等領(lǐng)域。
【專利說明】一種雙路同步輸出寬譜高功率脈沖產(chǎn)生器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及高功率微波產(chǎn)生【技術(shù)領(lǐng)域】，具體是指一種雙路同步輸出寬譜高功率脈沖產(chǎn)生器。

【背景技術(shù)】
[0002]高功率微波技術(shù)(High Power Microwave)是核技術(shù)中衍生出的一門新興學(xué)科領(lǐng)域，是脈沖功率技術(shù)、相對(duì)論電真空器件、天線技術(shù)等多學(xué)科相結(jié)合的綜合學(xué)科。其中寬譜高功率微波(Mesoband High Power Microwave)由于其頻譜較寬，功率密度比超寬譜高功率微波高，具有很大的應(yīng)用潛力，在電磁脈沖模擬器、強(qiáng)電磁兼容試驗(yàn)及路邊炸彈排爆等領(lǐng)域都有廣泛應(yīng)用。
[0003]目前已有的寬譜高功率微波的產(chǎn)生方式主要有四種，從最早的開關(guān)自諧振天線，到之后提出的開關(guān)激勵(lì)同軸諧振器、非平衡Blumlein線和非線性傳輸線，它們的產(chǎn)生機(jī)理和研究現(xiàn)狀各有不同，也各有優(yōu)缺。其中開關(guān)激勵(lì)同軸諧振器因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)緊湊、功率容量高，得到了最為廣泛的應(yīng)用，其工作原理如圖1所示:高壓電源Ktl通過充電保護(hù)電阻Z充電給長為7的低阻(Zt)同軸線充電，對(duì)地開關(guān)導(dǎo)通后，產(chǎn)生一階躍脈沖往天線方向傳播，由于傳輸線與天線之間存在很強(qiáng)的正失配(ZtZa),激勵(lì)脈沖在負(fù)載正反射和短路開關(guān)的負(fù)反射之間來回反射形成諧振，同時(shí)向外輻射能量，產(chǎn)生的諧振寬帶脈沖的中心頻率A為'f, = c/47,式中，為電磁波在傳輸線中的傳輸速度。
[0004]在充電電壓和輸出頻率一定的情況下，為了獲得更高的輸出功率，只有將同軸傳輸線阻抗降低，然而，一味降低同軸傳輸線阻抗將帶來功率容量下降、諧振器尺寸和重量大大增加等問題，因此需要一種能產(chǎn)生更大功率寬譜高功率微波的緊湊型同軸諧振器。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0005]本實(shí)用新型的目的是提高目前寬譜高功率微波系統(tǒng)中寬譜諧振器的輸出功率，采用兩個(gè)開關(guān)激勵(lì)同軸寬譜諧振器共用一個(gè)環(huán)形對(duì)地開關(guān)和“T”字形充電結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了兩個(gè)諧振器的同步諧振與同步輸出，相同充電電壓下可使寬譜諧振器產(chǎn)生的寬譜高功率微波功率提高一倍，進(jìn)而可使寬譜輻射系統(tǒng)等效輻射功率提高一倍?？梢詮V泛應(yīng)用于寬譜高功率微波系統(tǒng)、強(qiáng)電磁脈沖研究等領(lǐng)域。
[0006]本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案:
[0007]一種雙路同步輸出寬譜高功率脈沖產(chǎn)生器，包括一體化外筒和諧振內(nèi)筒,其特征在于:
[0008]所述一體化外筒內(nèi)部包括三個(gè)圓筒型空腔，呈“T”字形組合在一起，整體結(jié)構(gòu)左右對(duì)稱；
[0009]所述諧振內(nèi)筒為兩個(gè)，分別設(shè)置在一體化外筒內(nèi)的水平方向的兩個(gè)空腔內(nèi)，兩個(gè)諧振內(nèi)筒對(duì)稱設(shè)置；
[0010]所述兩個(gè)諧振內(nèi)筒之間設(shè)置有環(huán)形對(duì)地開關(guān)，兩個(gè)諧振內(nèi)筒通過螺釘與環(huán)形對(duì)地開關(guān)連接為一體；
[0011]所述諧振內(nèi)筒的另一端面與介質(zhì)耦合盤連接，介質(zhì)耦合盤的中心設(shè)置有對(duì)外的輸出率禹合器；
[0012]所述一體化外筒的另一個(gè)垂直空腔內(nèi)設(shè)置有“T”字形充電桿，充電桿的兩端分別連接一個(gè)諧振內(nèi)筒。
[0013]在上述技術(shù)方案中，所述諧振內(nèi)筒是一端為圓錐的圓筒結(jié)構(gòu)，圓錐頂端面與環(huán)形對(duì)地開關(guān)連接。
[0014]在上述技術(shù)方案中，所述諧振內(nèi)筒的圓錐面上設(shè)置有小孔，小孔與“T”字形充電桿連接。
[0015]在上述技術(shù)方案中，所述環(huán)形對(duì)地開關(guān)為圓柱體結(jié)構(gòu)，圓柱面中央處設(shè)置有圓環(huán)。
[0016]在上述技術(shù)方案中，所述介質(zhì)耦合盤由絕緣介質(zhì)加工而成，為盆形結(jié)構(gòu)，底面設(shè)置有螺柱用于與諧振內(nèi)筒連接。
[0017]在上述技術(shù)方案中，所述輸出耦合器為圓桿結(jié)構(gòu)，一端設(shè)置有圓盤，用于與介質(zhì)耦合盤的端面連接。
[0018]在上述技術(shù)方案中，所述“T”字形充電桿由水平放置的螺紋管和一豎直放置的圓柱桿焊接為一整體。
[0019]在上述技術(shù)方案中，輸出I禹合器、諧振內(nèi)筒、環(huán)形對(duì)地開關(guān)均處于同一軸線。
[0020]本實(shí)用新型的工作原理為:采用脈沖高壓電源通過“T”字形充電桿給兩個(gè)同軸諧振內(nèi)筒充電，當(dāng)電壓升高到一定值時(shí)，環(huán)形對(duì)地開關(guān)中央圓環(huán)邊緣的電場(chǎng)強(qiáng)度將增強(qiáng)到同軸諧振腔內(nèi)所充氣體的絕緣擊穿閾值，環(huán)形對(duì)地開關(guān)中央圓環(huán)(高電位)與一體化外筒(零電位)之間的間隙發(fā)生擊穿，產(chǎn)生兩路傳播方向相反的階躍脈沖往左右兩個(gè)諧振腔的開路端傳播，由于階躍脈沖前沿到達(dá)開路端時(shí)存在正反射，該兩路階躍脈沖就在各自所在諧振腔內(nèi)的對(duì)地開關(guān)短路面和開路面之間來回反射并形成同步的諧振，同時(shí)通過兩個(gè)輸出耦合器將諧振能量耦合同步的輸出到兩路輸出同軸線中，輸出兩路同步的寬譜高功率微波。
[0021]綜上所述，由于采用了上述技術(shù)方案，本實(shí)用新型的有益效果是:從上述工作原理描述中可以看到，采用本實(shí)用新型公布的特殊結(jié)構(gòu)，使得兩個(gè)開關(guān)激勵(lì)同軸諧振腔共用一個(gè)環(huán)形對(duì)地開關(guān)和“T”字形充電桿，可以實(shí)現(xiàn)同步充電和激勵(lì)開關(guān)同步對(duì)地導(dǎo)通，最終保證了兩個(gè)同軸諧振腔同步諧振和同步輸出，相比單個(gè)寬譜諧振器可使輸出寬譜高功率微波的功率提高一倍。
[0022]該諧振器結(jié)構(gòu)緊湊、輸出功率高，兩路輸出同步，可以廣泛應(yīng)用于寬譜高功率微波輻射系統(tǒng)、強(qiáng)電磁脈沖研究等領(lǐng)域。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]本實(shí)用新型將通過例子并參照附圖的方式說明，其中:
[0024]圖1是開關(guān)同軸諧振器工作原理圖；
[0025]圖2是雙路同步輸出寬譜高功率脈沖產(chǎn)生器結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖3是模擬波形圖；
[0027]其中:1是一體化的外筒；2是諧振內(nèi)筒；3是環(huán)形對(duì)地開關(guān)；4是介質(zhì)耦合盤；5是輸出I禹合器；6是“T”字形充電桿。

【具體實(shí)施方式】
[0028]如圖2所示，本實(shí)用新型由一體化的外筒、兩個(gè)諧振內(nèi)筒、環(huán)形對(duì)地開關(guān)、兩個(gè)介質(zhì)耦合盤、兩個(gè)輸出耦合器和“ T ”字形充電桿組成。
[0029]體化的外筒由金屬加工而成，含有三個(gè)圓筒型空腔，呈“T”字形組合在一起，整體結(jié)構(gòu)左右對(duì)稱，其中水平放置的兩個(gè)空腔用于放置諧振器內(nèi)筒，形成兩個(gè)相同的同軸諧振器，垂直放置的空腔用于放置“T”字形充電桿，高壓電源通過“T”字形充電桿給兩個(gè)諧振器的內(nèi)筒充電。
[0030]諧振內(nèi)筒由金屬加工而成，為一段帶圓錐的圓筒結(jié)構(gòu)，圓錐頂端面和筒平底端面各有一螺孔，分別與環(huán)形對(duì)地開關(guān)和介質(zhì)耦合盤連接，圓錐面上有一較小螺孔，通過緊固螺釘與“T”字形充電桿連接。
[0031]環(huán)形對(duì)地開關(guān)由金屬加工而成，為一圓柱體結(jié)構(gòu)，兩端面有螺孔，通過緊固螺釘與兩邊的諧振內(nèi)筒連接，圓柱面中央處有一半徑較大的圓環(huán)，作為環(huán)形火花隙開關(guān)的電極。
[0032]介質(zhì)耦合盤由絕緣介質(zhì)(如有機(jī)玻璃、尼龍、聚四氟乙烯等，包含但不僅限于)加工而成，為一盆形結(jié)構(gòu)，底面有一螺柱，固定于諧振內(nèi)筒的筒平底端面中心的螺孔內(nèi)。
[0033]輸出稱合器米用金屬加工而成，為一細(xì)長圓桿結(jié)構(gòu)，其中一端帶有圓盤，用于將同軸諧振腔內(nèi)的能量耦合到輸出同軸傳輸線中，圓盤邊緣做圓倒角以避免絕緣擊穿。
[0034]“T”字形充電桿采用金屬加工而成，結(jié)構(gòu)為一水平放置的螺紋管和一豎直放置的圓柱桿呈“T”字形焊接為一體，螺紋管兩端通過緊固螺釘分別與兩邊的諧振內(nèi)筒連接。
實(shí)施例
[0035]按上述實(shí)用新型方案設(shè)計(jì)了一款輸出寬譜高功率微波中心頻率為600MHz的雙路同步輸出寬譜高功率脈沖產(chǎn)生器，具體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如下:
[0036]一體化外筒采用不銹鋼加工，內(nèi)徑100mm、長290mm ；
[0037]諧振內(nèi)筒采用不銹鋼加工，外徑為87mm、長73mm ；
[0038]環(huán)形對(duì)地開關(guān)采用不銹鋼加工，外徑25mm,長40mm,中央圓環(huán)外徑30mm ；
[0039]介質(zhì)耦合盤采用聚四氟乙烯加工，底部直徑65mm，盆口直徑105mm，底部厚度為8mm,盆壁厚5mm ；
[0040]輸出稱合器米用不銹鋼加工，圓盤直徑45mm、厚3mm,長桿直徑11.5mm、長70mm ；[0041 ] “T”字形充電桿采用不銹鋼加工。
[0042]在脈沖充電電壓為200kV、充電上升沿為6ns、環(huán)形對(duì)地開關(guān)導(dǎo)通速度為0.5ns時(shí)，在兩個(gè)同軸輸出端口輸出的寬譜高功率微波波形同步并且一致，如圖3所示，峰值為135kV。
[0043]本實(shí)用新型并不局限于前述的【具體實(shí)施方式】。本實(shí)用新型擴(kuò)展到任何在本說明書中披露的新特征或任何新的組合，以及披露的任一新的方法或過程的步驟或任何新的組口 ο
【權(quán)利要求】
1.一種雙路同步輸出寬譜高功率脈沖產(chǎn)生器，包括一體化外筒和諧振內(nèi)筒，其特征在于: 所述一體化外筒內(nèi)部包括三個(gè)圓筒型空腔，呈“T”字形組合在一起，整體結(jié)構(gòu)左右對(duì)稱； 所述諧振內(nèi)筒為兩個(gè)，分別設(shè)置在一體化外筒內(nèi)的水平方向的兩個(gè)空腔內(nèi)，兩個(gè)諧振內(nèi)筒對(duì)稱設(shè)置； 所述兩個(gè)諧振內(nèi)筒之間設(shè)置有環(huán)形對(duì)地開關(guān)，兩個(gè)諧振內(nèi)筒通過螺釘與環(huán)形對(duì)地開關(guān)連接為一體； 所述諧振內(nèi)筒的另一端面與介質(zhì)耦合盤連接，介質(zhì)耦合盤的中心設(shè)置有對(duì)外的輸出耦合器； 所述一體化外筒的另一個(gè)垂直空腔內(nèi)設(shè)置有“T”字形充電桿，充電桿的兩端分別連接一個(gè)諧振內(nèi)筒。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙路同步輸出寬譜高功率脈沖產(chǎn)生器，其特征在于所述諧振內(nèi)筒是一端為圓錐的圓筒結(jié)構(gòu)，圓錐頂端面與環(huán)形對(duì)地開關(guān)連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種雙路同步輸出寬譜高功率脈沖產(chǎn)生器，其特征在于所述諧振內(nèi)筒的圓錐面上設(shè)置有小孔，小孔與“T”字形充電桿連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙路同步輸出寬譜高功率脈沖產(chǎn)生器，其特征在于所述環(huán)形對(duì)地開關(guān)為圓柱體結(jié)構(gòu)，圓柱面中央處設(shè)置有圓環(huán)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙路同步輸出寬譜高功率脈沖產(chǎn)生器，其特征在于所述介質(zhì)耦合盤由絕緣介質(zhì)加工而成，為盆形結(jié)構(gòu)，底面設(shè)置有螺柱用于與諧振內(nèi)筒連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的一種雙路同步輸出寬譜高功率脈沖產(chǎn)生器，其特征在于所述輸出耦合器為圓桿結(jié)構(gòu)，一端設(shè)置有圓盤，用于與介質(zhì)耦合盤的端面連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙路同步輸出寬譜高功率脈沖產(chǎn)生器，其特征在于所述“T”字形充電桿由水平放置的螺紋管和一豎直放置的圓柱桿焊接為一整體。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙路同步輸出寬譜高功率脈沖產(chǎn)生器，其特征在于輸出耦合器、諧振內(nèi)筒、環(huán)形對(duì)地開關(guān)均處于同一軸線。
【文檔編號(hào)】H01P7/04GK204156074SQ201420645305
【公開日】2015年2月11日 申請(qǐng)日期:2014年11月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月3日
【發(fā)明者】孟凡寶, 徐剛, 陸巍, 楊周炳, 丁恩燕, 張晉琪 申請(qǐng)人:中國工程物理研究院應(yīng)用電子學(xué)研究所