[实用新型]高压脉冲前沿锐化装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及高压脉冲整形技术领域，具体地，涉及一种高压脉冲前沿锐化装置。

背景技术

在脉冲功率装置中，通常通过电容并联充电和串联放电，可以获得上升时间极短的高压脉冲。高压脉冲通过电缆进行传输，在传输过程中，电压幅度和脉冲上升时间都会衰减。比如，上升时间为30ns的脉冲，经过数百米电缆传输后，前沿时间可以超过200ns。这将明显影响到高压脉冲使用的效果。

为了减小高压脉冲传输后的前沿时间，传输过程中通常使用高压脉冲锐化装置，现有技术中常用的高压脉冲锐化装置为磁开关，采用磁开关锐化的方法时，锐化效果有限，一般只能把脉冲上升时间减小到50ns左右，还需要增加磁芯复位装置，整个高压脉冲锐化装置结构复杂，成本高。

实用新型内容

本实用新型的目的就在于克服上述现有技术的缺点和不足，提供一种高压脉冲前沿锐化装置，该高压脉冲前沿锐化装置能够有效降低传输后的高压脉冲的上升时间，对高压脉冲前沿锐化效果好。

本实用新型解决上述问题所采用的技术方案是：

高压脉冲前沿锐化装置，包括至少3级铁氧体同轴传输线，相邻两级铁氧体同轴传输线之间通过连接电缆连接，所述铁氧体同轴传输线包括中心导体、套设在中心导体外的绝缘层、套设在绝缘层外的铁氧体磁环和包敷在铁氧体磁环外的外壳。本方案中的高压脉冲前沿锐化装置对高压脉冲进行前沿锐化原理是：当高压脉冲入射波加在铁氧体同轴传输线上时，由于铁氧体磁环反复磁化的能量损失，在波的前沿发生能量耗散，因此，沿铁氧体同轴传输线传输的电压波的最初阶段在其前沿底部产生了陡峭段，脉冲前沿时间减小，就对高压脉冲进行了锐化。每级铁氧体同轴传输线对高压脉冲进行一次锐化，本方案中的高压脉冲前沿锐化装置具有多级铁氧体同轴传输线，能够对高压脉冲进行了多次前沿锐化，能够有效减小传输后的高压脉冲的上升时间，对高压脉冲前沿进行有效的锐化，且多级锐化效果显著。高压脉冲前沿锐化装置全部采用无源器件，结构简单，使用和控制更方便，并且可靠性高。

作为本实用新型的进一步改进，所述每级铁氧体同轴传输线中具有多个铁氧体磁环，多个铁氧体磁环沿中心导体的轴线方向并排布置，使高压脉冲在经过每级铁氧体同轴传输线时被充分锐化。

作为本实用新型的又一改进，在高压脉冲的传输方向上，后一级铁氧体同轴传输线的长度小于或等于前一级铁氧体同轴传输线的长度，且最后一级铁氧体同轴传输线小于第一级铁氧体同轴传输线的长度。由于每级铁氧体同轴传输线锐化后的高压脉冲信号的前沿与所需的铁氧体同轴传输线的最短长度成正比，而铁氧体同轴传输线一般设计为所需的最短长度，因此在高压脉冲的传输方向上，铁氧体同轴传输线的长度逐步减小从而使铁氧体同轴传输线锐化后的高压脉冲信号的前沿逐步减小，实现锐化的目的。数百纳秒前沿的脉冲，通过不同参数的铁氧体同轴传输线多级压缩后使前沿时间降低到10ns量级甚至更低。

在高压脉冲的传输方向上，后一级铁氧体同轴传输线的铁氧体磁环的外径小于或等于前一级铁氧体同轴传输线的铁氧体磁环的外径。由于每级铁氧体同轴传输线锐化后的高压脉冲信号的前沿与其铁氧体同轴传输线的铁氧体磁环的内径和外径之和成正比，在高压脉冲的传输方向上，铁氧体同轴传输线的铁氧体磁环的外径逐步减小从而可以使铁氧体同轴传输线锐化后的高压脉冲信号的前沿逐步减小，实现锐化的目的。数百纳秒前沿的脉冲，通过不同参数的铁氧体同轴传输线多级压缩后使前沿时间降低到10ns量级甚至更低。

进一步，所述铁氧体同轴传输线的阻抗与连接在其后端的连接电缆的阻抗相等，避免高压脉冲的电压波在铁氧体同轴传输线间来回反射，尽量保持波形的干净。

进一步，所述中心导体和所述外壳均采用金属制成；所述连接电缆为同轴电缆。

进一步，所述绝缘层为聚乙烯绝缘层，保证高压脉冲经过中心导体时被充分绝缘。

进一步，所述高压脉冲前沿锐化装置由3级铁氧体同轴传输线构成，在高压脉冲的传输方向上，3级铁氧体同轴传输线的长度依次为1.08m、0.2m、0.2m。本方案中的高压脉冲前沿锐化装置能够将现有技术中常采用的幅度为30kV、上升前沿为172ns的电压脉冲锐化到前沿只有10ns的程度，前沿锐化能力得到了显著提高。

综上，本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型提供了一种磁传输线高压脉冲锐化装置，采用三级或更多级铁氧体同轴传输线实现多级脉冲锐化，每级之间采用足够长度的连接电缆连接，能够有效减小传输后的高压脉冲的上升时间，可以对高压脉冲前沿进行有效的锐化，且多级锐化效果显著；