[发明专利]高阻抗高电压输出的同轴脉冲形成线

摘要

本发明属于脉冲功率技术领域，涉及一种高阻抗高电压输出的同轴脉冲形成线，其目的是克服传统的单线储能输出电压低和Blumlein线双线储能绝缘难度大的不足，在同一脉冲形成结构上同时实现绝缘可靠和输出电压高的优点。本发明包括形成线段、短路开关段、输出开关段和负载段共四个部分组成，形成线段的4个同轴圆筒与绝缘填充介质构成了3个脉冲形成线，仅外线用于储能，外线、中线和内线的波阻抗比值为4312，负载的匹配阻抗为储能外线阻抗的4倍，匹配输出电压与形成线充电电压相等。本发明采用绝缘可靠的单线储能方式，却实现了一倍充电电压的高幅值电压输出；另外，匹配输出阻抗比Blumlein线高得多，对高阻负载的匹配传输效率高。

主权项

高阻抗高电压输出的同轴脉冲形成线，包括依次连接的短路开关段(1)、形成线段(2)、输出开关段(3)和负载段(4)，其特征在于：所述短路开关段包括后端盖(17)及短路开关，所述短路开关包括短路开关阳极(18)、短路开关阴极(19)及绝缘填充介质，所述短路开关阴极(19)设置在后端盖内侧与短路开关阳极(18)相对且保持一定间隙；所述形成线段(2)包括4个直径逐渐减小且长度相等的金属圆筒、端板(21)、绝缘填充介质及多个引杆(16)，4个金属圆筒分别是同轴设置并依次嵌套的形成线外筒(14)、筒B(13)、筒A(12)和内筒(11)；其中，筒B及内筒靠近短路开关段的一端通过圆周设置的端板(21)电连接，所述端板与筒B的连接处为圆周设置的圆弧段；筒A及筒B靠近输出开关的一端通过圆周设置的圆弧段电连接；所述绝缘填充介质填充在相邻金属圆筒之间以及端部，形成线外筒(14)、筒B(13)及两筒之间的绝缘填充介质形成外线，筒B(13)、筒A(12)及两筒之间的绝缘填充介质形成中线，筒A(12)、内筒(11)及两筒之间的绝缘填充介质形成内线，所述外线、中线和内线的波阻抗比值为4:3:12；所述端板上以内筒中心为中心圆周设置有与引杆数量相同的导引孔(20)，所述引杆穿过端板(21)上的导引孔(20)，并与导引孔(20)同轴；所述输出开关段(3)包括输出开关外筒(9)及设置在输出开关外筒内的输出开关，所述输出开关包括相对设置的输出开关阳极(7)、输出开关阴极(8)及填充在输出开关内的开关气体介质，输出开关阳极(7)和输出开关阴极(8)保持一定的间隙距离；所述负载段(4)包括负载外筒(6)及设置在负载外筒内的负载电阻及绝缘填充介质，绝缘填充介质填充在负载电阻(5)和负载外筒(6)之间；所述形成线外筒(14)靠近短路开关段的一端与后端盖电连接，所述形成线外筒(14)靠近输出开关的一端与输出开关外筒的一端电连接，所述输出开关外筒的另一端与负载外筒的一端电连接；所述引杆的一端与短路开关阳极电连接，所述引杆的另一端穿过导引孔(20)与筒A靠近短路开关的一端电连接；所述内筒靠近输出开关的一端与输出开关阴极电连接；所述负载电阻的一端与输出开关阳极电连接，所述负载电阻的另一端与负载外筒的另一端电连接；在充电过程中，形成线外筒(14)接地，在慢充电过程中内筒(11)、筒A(12)和筒B(13)这三个金属圆筒充上幅值相等的高电压U0，所述短路开关的阈值为U0，所述输出开关的阈值为‑2U0。