一种300kV纳秒脉冲发生器制造技术

本发明专利技术提供了一种300kV纳秒脉冲发生器。所述的300kV纳秒脉冲发生器由十六个单级平板Blumlein脉冲形成线交叉层叠构成，每个单级平板Blumlein脉冲形成线包括陶瓷固态平板传输线、GaAs光导开关、激光二极管触发系统、高压二极管以及无感陶瓷电阻负载。所述的十六个单级平板Blumlein脉冲形成线紧凑地布局在平台上，构成300kV纳秒脉冲发生器。本发明专利技术能够获得十六倍于单级平板Blumlein脉冲形成线输出电压幅值的脉宽为纳秒量级的短脉冲高压输出。实现削弱单级Blumlein脉冲形成线间的电路耦合和电磁耦合。

【技术实现步骤摘要】
一种300kV纳秒脉冲发生器
本专利技术属于脉冲功率
，具体涉及一种300kV纳秒脉冲发生器，可用于产 生脉宽为纳秒量级的高电压脉冲。
技术介绍
目前，绝大多数高电压、大功率实用脉冲功率系统装置都存在体积庞大、笨重的缺 点，研制轻便、紧凑的脉冲功率装置是该领域技术必然趋势。脉冲功率技术不但在高功率微 波、加速器、强激光以及材料改性等军事领域具有重要作用，而且在生物医疗、食品灭菌、污 水处理等民用
具有优势作用。大量的研究报道中，脉冲功率系统输出的高压脉冲 的半高宽较宽，系统结构庞大而笨重，建造成本昂贵。基于固态平板传输线技术的紧凑型固 态脉冲功率系统研制一直都是国内外研究的热点，尤其以层叠式Blumlein脉冲形成线的 脉冲功率技术的研究最受关注。因为这种技术将高储能技术、传输线技术、开关技术融为一 体，大大减少了脉冲功率装置的体积和重量，极易实现脉冲功率系统的小型化和紧凑化。
技术实现思路
为了克服现有脉冲功率技术中的系统结构庞大笨重、建造成本昂贵的不足，实现 脉冲功率装置的高电压、高功率输出的同时，确保脉冲功率系统结构更为轻便、紧凑，本发 明提供一种300kV纳秒脉冲发生器。所述的发生器，采用多路固态层叠 Blumlein线，通过 倍压设计和同步控制每路Blumlein线开关导通时刻，实现多路固态Blumlein线同步输出 电压脉冲；同时，采用特殊的去耦设计，实现每路固态Blumlein线输出的电压脉冲相互独 立且同时叠加在负载上，从而获得数百kV的脉冲高压输出。该方案中，组件的各器件之间 通过最优化的紧凑的结构设计，解决了个器件的连接与固定问题，不但可以产生脉冲半高 宽约l〇ns，脉冲幅值达300kV短脉冲高电压，而且该组件通过积木式累加可形成多组件结 构，进而获得更高幅值的脉冲电压。 本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是： 所述的300kV纳秒脉冲发生器包括十六个单级平板Blumlein脉冲形成线。单级平板 Blumlein脉冲形成线含有陶瓷固态平板传输线、GaAs光导开关、激光二极管触发系统、高 压二极管、无感陶瓷电阻负载；其中，激光二极管触发系统由激光二极管驱动器和激光二极 管组成；两根陶瓷固态平板传输线上下重叠设置，GaAs光导开关电极两端分别连接在其中 一根陶瓷固态平板传输线输入端的两个电极上；陶瓷固态平板传输线输入端的两个电极， 一个经高压二极管接输入高压端，一个经长导线接输入接地端，可以增加通讯时间，削弱各 单级平板Blumlein脉冲形成线的电路稱合；第一级平板Blumlein脉冲形成线的输出高压 端与最后一级平板Blumlein脉冲形成线输出接地端之间连接有无感陶瓷电阻负载；激光 二极管触发系统设置在GaAs光导开关正上方，使输出的激光正对照射到GaAs光导开关表 面；所述的十六个单级平板Blumlein脉冲形成线固定在平台上，各级平板Blumlein脉冲形 成线在输出端逐级层叠，相邻的单级平板Blumlein脉冲形成线之间在输出端层叠交叉，角 度为9°，达到削弱各级平板Blumlein脉冲形成线之间的空间耦合效应的目的。所述的相 邻的单级平板Blumlein脉冲形成线在输出端逐级叠加，达到各级输出脉冲电压幅值叠加 的目的。所述的单级平板Blumlein脉冲形成线的数量为十六个，逐级叠加形成300kV纳秒 脉冲发生器。 本专利技术的有益效果是，通过多级层叠 Blumlein脉冲形成线可以获得300kV纳秒脉 冲发生器；通过增加该发生器内各单级Blumlein脉冲形成线间的电磁通讯时间，实现削弱 单级Blumlein脉冲形成线间的电路稱合；通过各单级平板Blumlein脉冲形成线交叉层叠 的方式构成多级层叠平板Blumlein脉冲形成线倍压结构，削弱相邻的单级平板Blumlein 脉冲形成线之间的电磁耦合。 【附图说明】 图1是本专利技术中的单级平板Blumlein脉冲形成线电路原理图； 图2是本专利技术的300kV纳秒脉冲发生器的结构示意图； 图3是本专利技术的电路原理图； 图4是本专利技术的输出脉冲高压波形图； 图中，1.陶瓷固态平板传输线 2.GaAs光导开关 3.激光二极管驱动器 4.激光二极管 5.无感陶瓷电阻负载 6.高压二极管 7.平台 8.输 入高压端 9.输入接地端(经长导线接地） 10.输出接地端 11.输出高压端 12.夹具 13.限位螺钉 14.第一级平板Blumlein脉冲形成线 15.最后一级 平板Blumlein脉冲形成线。 【具体实施方式】 下面结合附图对本专利技术进行进一步说明。 实施例1 图1是本专利技术中的单级平板Blumlein脉冲形成线电路原理图，图2是本专利技术的300kV 纳秒脉冲发生器的结构示意图。在图1~2中，本专利技术的300kV纳秒脉冲发生器，包括单级平 板Blumlein脉冲形成线，单级平板Blumlein脉冲形成线含有陶瓷固态平板传输线、GaAs光 导开关、激光二极管触发系统、高压二极管、无感陶瓷电阻负载；其中，激光二极管触发系统 由激光二极管驱动器和激光二极管组成；两根陶瓷固态平板传输线上下重叠设置，GaAs光 导开关电极两端分别连接在其中一根陶瓷固态平板传输线输入端的两个电极上；陶瓷固态 平板传输线输入端的两个电极，一个经高压二极管接输入高压端，一个经长导线接输入接 地端；激光二极管触发系统设置在GaAs光导开关正上方，使输出的激光正对照射到GaAs光 导开关表面；所述的单级平板Blumlein脉冲形成线固定在平台上，各级平板Blumlein脉冲 形成线在输出端逐级层叠，相邻的单级平板Blumlein脉冲形成线之间在输出端层叠交叉； 第一级平板Blumlein脉冲形成线的输出高压端与最后一级平板Blumlein脉冲形成线输出 接地端之间连接有无感陶瓷电阻负载。相邻的单级平板Blumlein脉冲形成线在输出端逐 级叠加，达到各级输出脉冲电压幅值叠加的目的。 本实施例中，所述的单级平板Blumlein脉冲形成线的数量为十六个，逐级叠加形 成300kV纳秒脉冲发生器。其中，每一级平板Blumlein脉冲形成线包括陶瓷固态平板传输 线1，GaAs光导开关2,激光二极管驱动器3,激光二极管4,无感陶瓷电阻负载5,高压二极 管6,夹具12、限位螺钉13,其电路原理如图1所示，外部的长脉冲电源正、负级分别连接于 高压二极管6和陶瓷固态平板传输线1的输入接地端9,高压二极管6再接陶瓷固态平板 传输线1的输入高压端8,对陶瓷固态平板传输线1充电至幅值最大值，通过控制激光二极 管驱动3激励激光二极管4输出红外激光，激光触发GaAs光导开关2导通，经单级平板平 板Blumlein脉冲形成线脉冲整形在无感陶瓷电阻负载5上获得幅值等于输入电压的脉宽 为纳秒量级的短脉冲高电压输出。图1中，单组陶瓷固态平板Blumlein脉冲形成线厚度为 2 _，耐压大于20 kV，输出脉冲电压波形的半高宽约为10 ns，输出脉冲电压幅值等于输入 电压幅值。 所述的相邻的单级平板Blumlein脉冲形成线之间设置的角度范围为9°，达到削 弱各级平板Blumlein脉冲形成线之间的空间电磁稱合效应的目本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种300kV纳秒脉冲发生器，其特征在于：所述的发生器包括十六个单级平板Blumlein脉冲形成线，单级平板Blumlein脉冲形成线含有陶瓷固态平板传输线、GaAs光导开关、激光二极管触发系统、无感陶瓷电阻负载、高压二极管；其中，激光二极管触发系统由激光二极管驱动器和激光二极管组成；两根陶瓷固态平板传输线上下重叠设置，GaAs光导开关电极两端分别连接在其中一根陶瓷固态平板传输线输入端的两个电极上，陶瓷固态平板传输线输入端的两个电极，一个经高压二极管接输入高压端，一个经长导线接输入接地端；第一级平板Blumlein脉冲形成线的输出高压端与最后一级平板Blumlein脉冲形成线输出接地端之间连接有无感陶瓷电阻负载；激光二极管触发系统设置在GaAs光导开关正上方；所述的十六个单级平板Blumlein脉冲形成线固定在平台上，各级平板Blumlein脉冲形成线在输出端逐级层叠，相邻的单级平板Blumlein脉冲形成线输出端之间层叠交叉成一定角度。

【技术特征摘要】
1. 一种300kV纳秒脉冲发生器，其特征在于：所述的发生器包括十六个单级平板 Blumlein脉冲形成线，单级平板Blumlein脉冲形成线含有陶瓷固态平板传输线、GaAs光导 开关、激光二极管触发系统、无感陶瓷电阻负载、高压二极管；其中，激光二极管触发系统由 激光二极管驱动器和激光二极管组成；两根陶瓷固态平板传输线上下重叠设置，GaAs光导 开关电极两端分别连接在其中一根陶瓷固态平板传输线输入端的两个电极上，陶瓷固态平 板传输线输入端的两个电极，一个经高压二极管接输入高压端，一个经长导线接输入接地 端...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘毅，夏连胜，谌怡，王卫，张篁，杨安民，刘云龙，潘海峰，章林文，邓建军，
申请(专利权)人：中国工程物理研究院流体物理研究所，
类型：发明
国别省市：四川;51