[发明专利]一种跨接脉冲高电压的同轴传输装置

说明书

技术领域

本发明属于脉冲功率技术领域，涉及一种同轴传输装置，能够跨接于脉冲高电压之间，在单一线路上实现高电压直流与低电压脉冲信号的馈入、传输与输出。

背景技术

脉冲功率技术是一门研究在相对较长时间里储存能量，然后经过快速压缩、转换，最后释放给负载的新兴科学技术，研究的对象是：电压一般在10⁴～10⁷V，电流10³～10⁷安培，脉宽10^-5～10^-10秒，脉冲功率大于10⁶W的高功率脉冲的产生与应用。

在脉冲功率装置中，同轴型脉冲功率装置占绝大部分，高电压脉冲需要在同轴结构内外导体筒间传输，出于研究与应用需要，有时需要将一些高电压设备置于脉冲功率装置内导体筒内部，比如气体火花开关的触发器、激光器、吹气风扇等等，这些设备的供电及控制线路需要从脉冲功率装置外部穿越内外导体筒之间的高电压区域，进入脉冲功率装置内导体筒内部，这些线路的存在给高电压绝缘带来严重的安全隐患，造成脉冲功率装置与内置设备均不能正常工作，甚至发生损坏。需要设计一种能够跨接脉冲高电压的供电及控制信号传输装置。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是：设计一种跨接脉冲高电压的同轴传输装置，解决信号传输线路安全穿越脉冲高电压区域的技术难题，同时能够在单一线路上实现高电压直流与低电压脉冲控制信号的传输，使得跨接在脉冲高电压区域的传输线路更为简单，绝缘可靠性更高。

本发明的技术方案是：设计一种跨接脉冲高电压的同轴传输装置，包括外导体筒4、内导体筒5、馈电接口6、输出接口7、电感基板8和同轴电缆9；外导体筒4上设有馈电接口6，内导体筒5上设有输出接口7；电感基板8为圆台状的空腔体，套在内导体筒5上，其上底面外径大于等于内导体筒5的外径，下底面小于等于外导体筒4内径；同轴电缆9绕电感线圈于电感基板8上，同轴电缆9的一端与馈电接口6连接，另一端与输出接口7连接；同轴电缆9两端的外屏蔽层分别与外导体筒4和内导体筒5接触；所述外导体筒4的外壁上设有馈电电路1，传输电路2为绕在电感基板8上的同轴电缆9，内导体筒5的内壁上设有输出电路3，且馈电电路1和输出电路3均由电阻R和电容C组成；所述外导体筒4的外壁上设有馈电电路1，传输电路2为绕在电感基板8上的同轴电缆9，内导体筒5的内壁上设有输出电路3，且馈电电路1和输出电路3均有电阻R和耦合电容C组成，传输电路2的两端分别为输入端和输出端，输入端即馈电接口6，输出端即输出接口7；高压直流电源串联一个电阻R后接入传输电路2的输入端；低压脉冲信号源串联一个电容C后接入传输电路2的输入端；传输电路2的输出端串联一个电阻R后接入外部用电设备电源端，传输电路2的输出端串联一个耦合电容C后接入外部用电设备的控制端；其中电容C的容量满足且耐电压值大于传入馈电电路1的直流电压值；电阻R的阻值满足且耐电压值应大于传入馈电电路1的直流电压值,ω为脉冲信号角频率。

本发明的工作原理为：设计一种跨接脉冲高电压的同轴传输装置，包括馈电电路、传输电路和输出电路。馈电电路位于脉冲功率装置同轴结构外导体筒外部，低压脉冲信号通过电容C进入传输线路，并且因电阻R的高阻作用无法进入高压直流电源，高压直流电通过电阻R引入传输线路，并且因电容C的隔直作用无法进入低压脉冲信号源，馈电电路的设计使得高压直流和低压脉冲两种信号进入同一线路传输；传输电路位于脉冲功率装置同轴结构内外导体筒之间的脉冲高电压区域，使用同轴电缆绕制成锥形螺线管形式，同轴电缆外屏蔽层构成电感线圈，两端与内外导体筒接触，实现内外导体筒之间脉冲高电压的隔离，同轴电缆完成传输高压直流电与低压脉冲控制信号的作用，使得同轴传输装置与脉冲功率装置高电压脉冲输出互相不影响。输出电路位于脉冲功率装置同轴结构内导体筒内侧，低压脉冲控制信号因电阻R的高阻作用无法进入用电设备电源端，仅经电容C从传输线路引出进入用电设备控制端，高压直流电因电容C的隔直作用无法进入用电设备控制端，仅经电阻R从传输线路引出进入用电设备电源端，其中电容C与电阻R的选取方法与馈电电路相同。输出电路的设计使得高压直流和低压脉冲两种信号分别从同一线路引出进入不同设备。

发明效果

本发明的技术效果在于：

(1)解决了信号传输装置穿越脉冲高电压区域的技术问题，使得同轴传输装置与脉冲功率装置高电压脉冲传输互相不影响。