一種環形串聯加載線的連接結構的製作方法

2023-05-24 08:04:06 3

專利名稱：一種環形串聯加載線的連接結構的製作方法
技術領域：
本發明屬於脈衝功率技術領域，涉及一種環形串聯加載線的連接結構，是一種用於產生長脈衝的高功率微波驅動源加載線串聯結構。
背景技術：
為了研究高功率長脈衝電子束的產生，需要發展高功率長脈衝源相關技術。目前高壓長脈衝產生裝置主要採用脈衝形成網絡 (PFN)、螺旋脈衝線(Helical Forming Line)或高介電常數的複合介質形成線等幾種快脈衝成形技術，在產生百納秒脈衝方面使用PFN技術在裝置體積重量和實現難易度上與另兩種技術相比具有優勢。[刊名]A Long-Pulse Generator Based on Tesla Transformer andPulse-Forming Network. Su J. C. , Zhang X. B. IEEE TRANSACTIONS ON PLASMA SCIENCE，VOL. 37，NO. 10, OCT. 2009:1954-1958，公開了一種電容加載平板線續接在形成線之後的Tesla-PFN型長脈衝功率源。[刊名]Tesla-PFN型長脈衝功率源加載線的結構設計(李銳，張喜波，蘇建倉.強雷射與粒子束，2011，23 (11):2893-2896)，公開Tesla-PFN型長脈衝功率源多個電容加載雙導體平板傳輸線串聯的具體結構。為了提高工作電壓，當上述加載線串聯使用時，一方面由於串聯後脈衝傳播方向相同，會引起脈衝寬度縮短、阻抗變小和波形劣化等問題，當串聯級數增加時，這些問題會變得尤為突出，不容易解決；另一方面，串聯加載線不論採取何種結構，都會有一個附加電感，附加電感取決於串聯級數多少和結構，附加電感的存在會影響加載線的高頻響應，並且隨著串接級數的增多，高頻特性越差，從而影響其輸出脈衝品質。

發明內容
為了避免現有技術的不足之處，本發明提出一種環形串聯加載線的連接結構，解決Tesla-PFN型長脈衝驅動源電容加載平板線串聯放電時相互間的電磁幹擾問題，減小加載線串聯結構的附加電感，改善串聯加載線的輸出脈衝頂部平坦度。一種環形串聯加載線的連接結構，包括環形串聯加載線4、有機玻璃支撐筒9、接地支撐8、外筒7 ;其特徵在於還包括錐形紙筒5和銅網6 ;在環形串聯加載線4與外筒7之間設有錐形紙筒5，錐形紙筒5上纏繞銅網6，錐形紙筒的小直徑端與環形串聯加載線4的最低一級相連，大直徑端與外筒7連接；所述的環形串聯加載線4去掉了前端的屏蔽環。所述錐形紙筒5的小端直徑與環形串聯加載線4外徑相同，大端直徑與外筒7內徑相同。本發明提出的一種環形串聯加載線的連接結構，一方面由於相鄰加載線放電時脈衝傳播方向相反，互感引起的感生電流與極板傳導電流方向相反，恰好能在一定程度上抵消環形加載線由於阻抗沿角向減小而導致輸出電流增大的趨勢，使總的輸出電流趨於穩定，具有良好的去磁耦合特性。另一方面，由於加載線串接時附加電感的大小取決於放電時內外放電通道所圍成的面積，錐形接地筒改變了外放電通道，從而減小了放電時內外放電通道所圍成的面積，可顯著減小加載線串聯結構的附加電感，提高其高頻性能。因此，這種加載線串聯結構的輸出電壓波形較好。


圖I :是串聯加載線整體結構不意圖；圖2 :是單級電容加載雙導體平板傳輸線結構示意圖；圖3 :是逆向連接的多級加載線串聯結構示意圖； I-電容器組，2-雙導體平板，3-電工紙板，4-環形加載線，5-錐形紙筒，6-銅網，7-外筒，8-接地支撐，9-有機玻璃支撐筒，10-螺釘。
具體實施例方式現結合實施例、附圖對本發明作進一步描述參照附圖2，首先按耐壓設計要求將高壓陶瓷電容器每四個串為一組，再將電容器組I緊固在雙導體平板2之間組成環形加載線4。電容器組的數目由設計參數決定，電容器組之間的間隔可作調整。環形加載線的極板材料為紫銅，銅管彎曲後與極板輪廓相同，為使結構緊湊，銅管焊接在極板邊緣內側，起過渡及屏蔽強電場作用。電容器之間、電容器與極板之間均靠螺栓和螺釘連接。再如附圖3將多條環形加載線4以有機玻璃支撐筒9為軸串聯在一起，有機玻璃支撐筒主要作用是為串聯加載線提供機械支撐，其直徑略小於環形加載線內直徑。相鄰兩條加載線僅通過加載線的其中一端以螺釘10進行點連接，其餘部分使用電工紙板3保持相互間的電絕緣，保證所有連接點均處在如圖3所示的同一條虛線上，並且使相鄰兩條加載線從加載線連接的一端到未連接的另一端方向相反，即串聯加載線各級放電依次按照順時針——逆時針——順時針……的順序進行，如圖3中的箭頭所示。參照附圖I，將電工紙板製成錐形5，錐筒的小端直徑與環形加載線4外徑相同，大端直徑與外筒7內徑相同。在錐筒上纏繞銅網6，錐形紙筒5起支撐作用，纏繞於其上的銅網6用於接地，起洩放電流的作用，要保證纏繞的銅網均勻平整，不出現毛刺和尖峰。錐形接地筒5的小直徑端與環形串聯加載線4的最低一級導體銅板相連，保證良好接觸；大直徑端與外筒7通過螺釘緊固。加入錐形接地筒之前，放電通道沿環形加載線4經支撐接地8和連接的外筒7返回，即圖中路徑II所示，該放電通道圍成的面積為一矩形；加入了錐形接地筒之後，放電通道沿環形加載線4直接由錐形接地筒5到連接的外筒7返回，即圖中路徑I所示，該放電通道圍成的面積為一三角形。可以看出，路徑I所圍的面積是路徑II的一半左右。本發明提出的這種串聯加載線續接在形成線末端，Tesla變壓器給形成線充電時將其看作大電容，電壓沿軸向逐漸降低；主開關導通放電時將其看作傳輸線，脈衝傳播沿角向。一方面，由於這種逆向連接方式使相鄰加載線放電時脈衝傳播方向相反，互感引起的感生電流與極板傳導電流方向相反，恰好能在一定程度上抵消環形加載線由於阻抗沿角向減小而導致輸出電流增大的趨勢，使總的輸出電流趨於穩定，因此輸出電壓波形比同向連接時放電波形要好；另一方面，錐形接地筒製作簡單，容易實現，通過改變外放電通道，減小了放電時內外放電通道所圍成的面積，可顯著減小加載線串聯結構的附加電感，從而提高串聯加載線的高頻性能，使其輸出電壓波 形變好。
權利要求
1.一種環形串聯加載線的連接結構，包括環形串聯加載線(4)、有機玻璃支撐筒(9)、接地支撐(8 )、外筒(7 );其特徵在於還包括錐形紙筒(5 )和銅網(6 );在環形串聯加載線(4)與外筒(7)之間設有錐形紙筒(5)，錐形紙筒(5)上纏繞銅網(6)，錐形紙筒的小直徑端與環形串聯加載線(4)的最低一級相連，大直徑端與外筒(7)連接；所述的環形串聯加載線(4)去掉了前端的屏蔽環。
2.根據權利要求I所述的環形串聯加載線的連接結構，其特徵在於所述錐形紙筒(5)的小端直徑與環形串聯加載線(4 )外徑相同，大端直徑與外筒(7 )內徑相同。
全文摘要
本發明涉及一種環形串聯加載線的連接結構，包括環形串聯加載線、有機玻璃支撐筒、接地支撐、外筒；其特徵在於還包括錐形紙筒和銅網；在環形串聯加載線與外筒之間設有錐形紙筒，錐形紙筒上纏繞銅網，錐形紙筒的小直徑端與環形串聯加載線的最低一級相連，大直徑端與外筒連接。由於加載線串接時附加電感的大小取決於放電時內外放電通道所圍成的面積，本發明的錐形接地筒改變了外放電通道，從而減小了放電時內外放電通道所圍成的面積，可顯著減小加載線串聯結構的附加電感，提高其高頻性能。因此，這種加載線串聯結構的輸出電壓波形較好。
文檔編號H02M9/00GK102769406SQ20121024542
公開日2012年11月7日 申請日期2012年7月16日 優先權日2012年7月16日
發明者孫旭, 張喜波, 曾搏, 李銳, 潘亞峰, 王穎, 程傑, 趙亮 申請人:西北核技術研究所