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手持脉冲发生器的推广应用价值

2015-9-9 15:30:15     来源:易配在线     作者:易雪文    

其中涉及到的一些常识需要大家去掌握了解。

发生器基本原理

一种高压ps脉冲发生器的原理框图如图1所示。该发生器主要由高压直流电源、Marx发生器、陡化开关、尾切开关、同轴电容分压器、同轴负载等部分组成。

该发生器装置工作基本原理如下:高压直流电源向紧凑型Marx发生器进行充电,当Marx发生器的主开关依次瞬间击穿时,其各级电容串联向陡化电容充电,当充电电压达到陡化开关击穿电压时,陡化开关瞬间击穿,经陡化回路作用后,Marx发生器输出脉冲变为具有ps级下降沿的高压ns脉冲信号;信号通过超高频电缆(50Ω)传输至尾切开关,并通过调节尾切开关的击穿间隙来实现尾部削切功能,进而在同轴负载处形成脉冲前沿、后沿、脉宽均在ps级的高压脉冲信号。整个装置通过安装于尾切开关和同轴负载之间的同轴电容分压器来测量超高频电缆中传输的ps级高压脉冲信号。

它的一些基本结构的功能特性

高压直流电源

为了减小整个装置的体积和重量,高压直流电源采用高压恒流源(天津东文DW2P30321F1D)。该电源输出电压:DC0~+30kV;最大输出电流:1mA,配有电流、电压显示模块和调节电位器,并具有过压、过流保护功能。通过调节电源输出电流来控制Marx发生器的充电速度,进而控制其输出脉冲频率,最终实现发生器输出高压ps脉冲重复频率可控。

紧凑型Marx发生器开关

是Marx发生器中最为关键的部件,自击穿气体火花开关具有击穿电压较高,且便于控制等优点。结合装置实际情况,紧凑型Marx发生器4级主开关均采用自击穿气体火花开关。为了减小击穿时延,提高开关的导通性能,开关电极选用铜质圆柱锥球头形电极。同时为了保证第1级开关最先击穿,其他后续3级开关依次瞬间击穿,第1级开关击穿间隙距离为1.2mm,后续3级开关间隙距离均为1.5mm。整个开关内嵌于高强度绝缘材料中,通过调节开关内气体气压即可调整Marx发生器输出脉冲幅值,进而实现发生器装置输出ps脉冲信号幅值大范围灵活可调。

尾切开关

尾切开关为发生器装置的关键部件之一。经陡化开关作用后的具有ps级前沿的高压脉冲信号经超高频电缆传输至尾切开关,通过尾切开关的波尾削切作用来形成前沿、后沿、脉宽均为ps级高压脉冲信号。

尾切开关安装于陡化开关和同轴负载之间。在电缆上剥开一小段电缆外皮,并开一盲孔至芯线处,盲孔内安装有顶部为圆锥形的圆柱电极,电极底部与电缆地网紧密连接,尾切开关可等效为自击穿气体火花开关,电缆芯线、圆柱电极分别等效为高、低压电极(放电间隙0.1mm~2.5mm)。通过螺纹调节电极针与电缆芯线之间的放电间隙,来满足击穿条件,进而达到波尾削切的目的,并最终实现本文所研制的发生器输出ps级高压脉冲信号幅值可调宽可变功能。尾切开关工作原理如图7所示,电极针与电缆芯线形成的小电容C′p约为011pF,尾切放电回路电感L′p约为018nH。图8为有无尾切开关作用负载电阻处的脉冲波形。




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