宽频带无源积分器的设计和实验

 为获得宽频带的无源积分器，建立了考虑杂散参数的等效电路并进行了电路仿真。结果表明无源积分器的频响上限由杂散参数决定。对于相同结构的积分器，增大RC积分常数，会使杂散参数的影响加剧，导致积分器的高频响应变差。使用同轴结构可以减小电容的杂散电感，提高积分器的带宽。对制作的RC常数为10 μs的同轴式积分器进行了频响实验。实验结果表明：在偏差小于5％的范围内，同轴式积分器带宽为50 kHz～80 MHz。在D-dot电压探头线下标定实验和初级试验平台(PTS)单路样机激光触发开关输出电压测量中，使用该同轴积分器获取的测量波形没有波形畸变和高频干扰。  

一种脉冲高电压测量探头的地电位隔离方法

 为了消除脉冲功率装置放电时地电位抬升对测试系统造成的影响，在测量探头和测量设备之间使用了共模电感。对等效电路进行了仿真分析，结果表明：对于探头输出的信号，该共模电感等效为传输线；对于共模信号等效为一个较大的电感，可以实现探头地电位隔离。共模电感使用绕制在磁芯上的同轴电缆制作，并进行了快脉冲信号传输和地电位隔离效果实验。实验结果与理论分析一致。该共模电感的响应时间为5.4 ns，隔离了约10 kV的脉冲高压，确保了示波器的安全运行。  

指数型径向阻抗变换器功率传输效率的优化设计

 利用解析方法和电路模拟方法研究了阻抗变换器功率传输效率的优化设计。电路计算中，采用了脉冲上升沿等效的正半周正弦波作为输入波形的假设，并忽略了水介质能量损失的影响。首先对比了线性、饱和型变化和陡变型变化3种典型阻抗的功率和能量传输效率，分析讨论了影响指数型阻抗变换器功率传输效率的关键影响因素，并得到了功率传输效率最大化的中间参数和符合系数的参数范围。讨论了实际设计中应注意的绝缘安全系数的结构设计、杂散参数对阻抗计算的影响、水介质能量损失等问题。  

同轴电缆测量纳秒脉冲信号衰减的数字补偿

 为了减小较长的信号传输电缆对纳秒量级前沿测量信号波形的畸变，提出了一种同轴电缆信号衰减数字补偿的方法。该方法利用信号在电缆中传输的衰减特性，结合标定或者扫频所得频响进行拟合，得到电缆的频响特性函数，再对电缆的出口信号进行反补，可以重建入口信号。经过实验验证，此补偿方法可以明显改善信号传输系统的频响特性,对于实验中的100 m的SYV-50-7-2同轴电缆，补偿前传输带宽-3dB约在40 MHz处，补偿后传输带宽约为1 GHz。  

测量低频大电流的自积分罗氏线圈设计

 为测量电容储能脉冲功率源模块电流，设计了磁芯式自积分罗氏线圈。给出了磁芯的选择方法，分析了磁芯饱和问题。解决饱和问题的方法是使用饱和磁感应强度较大的材料，对测量线圈施加去磁磁场，以及等效减小线圈的励磁电流。分析表明:通过增大磁芯直径和截面积，选取线径合适的导线多层绕制的方法来增大线圈自感与电阻比值，可以有效提高线圈的测量幅值范围。使用设计的线圈实测了脉冲功率源模块电流，通过改变模块的充电电压，可以得到线圈出现饱和时对应的电流值。实验结果与理论分析相符合。对于脉冲功率源模块的ms量级脉冲电流信号，改进后的自积分线圈测量范围可以超过50 kA。  

ns脉冲测量中的波形重建

 为修正高电压测量探头寄生参数对测量ns脉冲波形的影响，对探头的数字补偿方法进行了研究。利用对低电压标定所得标准参考信号和探头信号做傅里叶变换，得到其各自的频谱密度，然后通过相除，得到探头灵敏度与频率的关系和信号相位与频率的关系。在实测时，再对测得信号做傅里叶变换，将得到的频谱密度乘以探头灵敏度及信号相位对频率的函数，通过傅里叶逆变换重建出待测信号。通过不同信号进行波形重建实验证明，此方法能够在短时间内很好地修正高电压测量探头寄生参数对ns脉冲波形的畸变。  

串联谐振高压电容充电电源设计及分析

针对高功率脉冲驱动源的重复频率充电需求,基于全桥串联谐振恒流充电技术,研制了一台紧凑型串联谐振高压电容充电电源,平均充电功率12kW。该电源采用超级电容器预储能和全桥串联谐振电路,大幅降低了场地供电需求,结合模块化集成设计,实现了一体化、便携式设计。针对脉冲驱动源工作需求,分析了全桥串联谐振电路的基本原理和工作过程,给出了电路参数设计方法和Pspice电路仿真结果,利用该电源对等效电容量为0.3μF的脉冲驱动源进行了充电测试,实现了45ms内充电60kV以上,实验结果表明,其输出能力满足PFL-Marx脉冲驱动源的20Hz重频充电需求。  

阳极杆箍缩二极管的理论模型及物理特性

闪光X射线源是获得高凝聚态物质内部物理图像的重要手段,阳极杆箍缩二极管(RPD)作为其重要组成部分之一,直接影响闪光X射线源照相质量。研究RPD物理特性对二极管物理结构优化设计及实验调试具有重要意义。分析了RPD空间电荷限制、弱箍缩和磁绝缘阶段物理模型。基于PIC模拟技术,编写了计算程序,研究了RPD不同阶段的电子电流、离子电流及电子束箍缩物理特性。通过理论分析,获得了特定几何结构RPD物理模型修正系数及各个阶段离子电流与电子电流比,验证了粒子模拟代码的有效性。模拟结果表明:空间电荷限制阶段,粒子模拟结果与双极性流计算结果一致;在弱箍缩和磁绝缘阶段,粒子模拟得到的总电流与磁绝缘模型计算结果一致,且与文献给出的经验拟合表达式计算结果一致;磁绝缘阶段离子电流与电子电流之比与电压和二极管几何结构相关,给出了离子电子电流比增大系数η与电压和阴阳极半径比的关系,该系数受电子、离子在不同结构二极管渡越时间的影响,随电压和阴阳极半径比增加而逼近恒定值。