[发明专利]一种类同轴结构电容加载传输线

说明书

技术领域

本发明涉及一种类同轴结构电容加载传输线，一种用于高压脉冲形成和传输的新型类同轴结构电容加载传输线，属于脉冲功率技术领域。

背景技术

脉冲形成网络（PFN）是常见的长脉冲产生装置，一般由分立的电容、电感等集中参数元件按照特定方式组合而成，初始状态脉冲形成网络先将能量以电场形式储存在电容器中，在开关配合下，能量被电感和电容调制，以特定脉冲形式释放到负载。它主要用于产生500ns以上的脉宽，在调制器、雷达、加速器技术等高电压领域得到了广泛的应用。然而，PFN在形成较短脉冲时遇到困难，主要是因为PFN的高频特性差，上限截止频率低，产生的脉冲上升时间较长，另外，在形成短脉冲时，会遇到节间电感制作困难以及对电容器的内部电感要求苛刻等难题，使得形成的波形质量较差。

为此将低自感电容器直接加载到双导体平板传输线两导体之间，当电容器排布紧凑时，输出脉冲前后沿和顶部都较为理想，这种电容加载传输线在很大程度上减小了每单元电感，从而提高了上限截止频率，使其高频性能得以改善。可以很容易地输出Ω量级，甚至是亚Ω量级的百ns脉冲，且输出波形质量好。从高电压绝缘角度看，平板传输线极板间电场分布比较均匀，能在一定程度上避免场畸变引起的电容器击穿，只要极板边缘设计合理，这种加载线就能用于产生快前沿高压长脉冲。

加载线的电路结构介于传输线和由集中参数元件构成脉冲形成网络之间，兼有传输线高频性能好和脉冲形成网络储能密度高的优点。[刊名]A Long-Pulse Generator Based on Tesla Transformer and Pulse-Forming Network.Su J.C.,Zhang X.B.IEEE TRANSACTIONS ON PLASMA SCIENCE,VOL.37,NO.10,OCT.2009:1954-1958，公开了这种电容加载平板线续接在形成线之后的Tesla-PFN型长脉冲功率源。[刊名]Tesla-PFN型长脉冲功率源加载线的结构设计。李锐，张喜波，苏建仓。强激光与粒子束，2011,2311：2893-2896，公开Tesla-PFN型长脉冲功率源多个电容加载双导体平板传输线串联的具体结构。对于以上文献公开的加载线，当多级串联时，由于平板传输线引导的电磁波是在开放空间中沿特定方向传播的，而且相邻加载线间距很小，多条线同时放电产生的时变电磁场会同时穿过其他平板线，就会在对方回路内激励起感应电动势，形成扰动电压和扰动电流，这样彼此靠近的加载线就容易出现电磁干扰问题，对长脉冲输出波形产生干扰。

发明内容

为了避免现有技术的不足之处，本发明提出了一种类同轴结构电容加载传输线，解决电容加载平板线串联放电时相互间的电磁干扰问题，改善串联加载线输出脉冲顶部的平坦度。

一种类同轴结构电容加载传输线，其特征在于包括外导体1、内导体2、和多组电容器组3；外导体1的横截面为矩形框体，将内导体2置于外导体1的内部，且两导体中心线需重合；在外导体1与内导体2之间设有相互并联的多组电容器组；所述的内导体2的横截面为矩形；所述电容器组3为结构并联的多个电容器组，且组内电容的电联接关系为串联。

在外导体1的两个端部设有过渡结构4。

所述过渡结构4是：沿外导体1的矩形筒内侧边缘处设有一圈铜管，且尖端毛刺打磨光滑。

所述外导体1和内导体2采用紫铜材料。

所述外导体1横截面的四个角进行倒圆处理。

所述内导体2横截面的四条边进行倒圆处理。

所述多组电容器组的数目和组间的间隔距离取决于设计参数。

本发明提出的一种类同轴结构电容加载传输线，在放电传输脉冲时可将电磁波局限在外导体内部，而在外导体的外部几乎没有电磁场分布。这样当多级传输线串联放电时，即使相邻加载线间距很小，各自放电产生的时变电磁场也不会穿过其他加载线，相互间就不会产生电磁干扰，因而串联结构的输出脉冲波形品质较好。

附图说明

图1：是类同轴结构电容加载传输线整体结构示意图；

图2：是类同轴结构电容加载传输线轴向剖面示意图；

图3：是类同轴结构电容加载传输线端部连接局部示意图；

图4：是类同轴结构电容加载传输线横截面示意图

具体实施方式

现结合实施例、附图对本发明作进一步描述：

本实施例中：