S型平板折叠脉冲形成线特性分析（英文）

以FR-4环氧玻璃纤维布为介质材料,研制了一种S型平板折叠式固态脉冲形成线。从理论上和实验上分析了脉冲形成线的放电过程。重点研究了边缘特性对其特性阻抗的影响,给出了改进的特征阻抗表达式;分析了相邻效应和集肤效应对脉冲形成的影响,给出了脉冲波形中出现高频噪声的原因;实验上验证了使用寿命与外加电场的关系。采用多级折叠线串并联模块化技术,提高了模块电压,降低了特性阻抗,研制了一种基于串并联技术的Blumlein线模块。该模块的耐压大于120kV,特性阻抗约为7Ω,脉冲宽度为138ns。     

激磁电感对直线变压器输出波形顶降的影响

 从理论上分析了激磁电感对直线变压器驱动源输出脉冲波形顶降的影响，使用Pspice软件对理论计算结果进行了模拟验证。理论计算和模拟分析的结果均表明：激磁电感越小，输出脉冲波形的顶降越明显。设计了50 A的偏磁电路并进行了实验，在重复频率为20 Hz时直线变压器驱动源工作稳定，输出脉冲波形前沿约35 ns，平顶约130 ns，幅值约125 kV。与未加偏磁电路的实验结果相比，顶降明显减小（小于5%），实验结果与理论计算和模拟分析结果基本一致。     

高功率重复频率脉冲充电电源设计与实验研究

基于高功率重复频率脉冲功率源的需求，开展了高功率脉冲充电电源的重复频率特性研究，分析了基于全桥串联谐振充电原理的恒流充电技术。根据高功率Marx型脉冲功率源的工作要求，计算了串联谐振充电的各个关键参数。研制的紧凑型高功率脉冲充电电源，最大输出电压±50 kV，充电电流2.5 A，重复频率1~50 Hz连续可调，可在重复频率条件下长时间稳定运行。该充电电源体积小、质量轻、抗干扰能力和抗负载短路能力强，已经应用于高功率重复频率脉冲功率源技术研究，实现了10万次重复频率无故障运行。     

高功率重复频率Marx型脉冲功率源小型化技术研究进展

传统的高功率重复频率脉冲功率源通常以低电压储能、升压、高压脉冲形成线、输出的顺序工作。因而系统至少包括低压储能和高压脉冲形成线两个储能环节，同时高压脉冲形成线的体积随着电压的升高快速增长。针对这些问题，课题组提出了一种高功率重复频率Marx型脉冲功率源小型化研究的设计思路和实现方式，并开展了相关技术研究。主要介绍了课题组在关键技术上取得的重要进展，包括高储能密度的储能/脉冲成形一体化技术、低抖动重复频率气体开关技术、低抖动高能触发技术、紧凑型Marx高压串叠技术等一系列关键技术。同时介绍了课题组研制的几种典型紧凑结构重复频率Marx型脉冲功率装置:同轴结构快Marx发生器、基于薄膜介质线的脉冲功率源、模块化低阻抗紧凑型Marx发生器、20 GW高功率重复频率脉冲驱动源。通过探讨关键技术研究及其发展现状，为未来脉冲功率源小型化研究的发展和应用方向提供参考。     

小型场畸变气体开关的击穿抖动特性

基于高功率重复频率脉冲功率源的应用需求，研制了一种三电极场畸变结构气体火花间隙开关，并开展了重复频率条件下的触发特性研究。实验研究了场畸变火花间隙开关的触发特性随重复频率、气体成分、工作压强和工作系数的变化关系，计算了气体开关的触发击穿时延和抖动参数，分析了影响开关触发特性的主要因素。实验结果表明:气体开关触发击穿的抖动随着重复频率增加而增大；填充气体中SF₆和N₂体积比1∶1时，混合气体的综合性能较好；工作系数主要影响开关第二放电火花间隙(间隙2)的击穿抖动。     

S波段相对论速调管放大器的相位测量

 基于高频信号相位测量原理，提出了S波段相对论速调管放大器相位测量的方法。对S波段800 kW速调管放大器进行了验证实验，并测试了S波段相对论速调管放大器的相位。实验结果表明：速调管输入和输出微波相位差随束压升高而减小，随束流升高而增大，微波相位差不随注入微波功率大小和磁场变化而变化。     

S波段长脉冲相对论速调管放大器的实验研究

 介绍了S波段强流长脉冲相对论速调管放大器（RKA）的高频系统设计、长脉冲强流相对论电子束(IREB)的调制及微波提取等方面的实验研究结果。重点阐述了长脉冲IREB调制和输出微波中的自激振荡问题。通过采用高阶工作模式以及参差模式设置的谐振腔、提高系统安装的同心度和调节电子束参数等措施，使自激振荡得到了抑制。采用550 kV，4 kA及210 ns的环行电子束，经过优化调节RKA参数，使强流调制电子束流脉宽由50 ns增加到150 ns，同时得到了3.2 kA的基波调制电流。从该RKA得到了峰值功率580 MW、脉宽140 ns的输出微波，束波转换效率26%，增益34 dB。     

紧凑型脉冲成形模块的设计与实验研究

采用了人工线、开关和直线变压器结构一体化的设计方法,为重复运行的长脉冲直线变压器驱动源(LTD)装置研制了一种紧凑型低阻抗脉冲成形模块。为优化空间结构、减小分布参数、提高波形质量,脉冲单模块由两条20ΩBlumlein脉冲成形网络(PFN)并联储能,人工线采用相向L型布局,通过一个同轴开关同步放电,分两路向直线变压器初级线圈对称馈入快前沿的高压电脉冲。为了进一步减小线路电感,缩短脉冲前沿,研制了新型的嵌入式激光触发开关。与同轴开关相比,引线长度缩短了一半,脉冲前沿减小了10%。两级LTD模块实验装置在18.5Ω负载上获得了电压240 kV、半宽180 ns的脉冲输出,重复频率可达25 Hz。     

水介质形成线泄漏电阻对充电效率的影响

研制了一种基于直线变压器技术的脉冲功率系统,采用水介质脉冲形成线并联充电作为脉冲形成装置。分析了给形成线充电时泄漏电阻对充电电压效率和能量效率的影响,给出了泄露电阻的能量损耗率计算公式;结合实验参数计算了本实验中水介质形成线的泄漏电阻,介于8.2kΩ与3kΩ之间。根据泄露电阻取值范围,分析了双模块和四模块实验中水介质形成线充电过程中的电压效率与能量效率,结果表明水介质形成线的能量损失占其获得能量的5%～12%;计算结果同时表明:随着实验模块数增加,能量损失逐渐增大。     

1MV低阻抗加速器主开关优化设计

介绍了一种1 MV低阻抗加速器的结构及其对主开关系统的要求,并对确定使用的油介质开关进行了优化设计与模拟。优化后的结果显示,开关工作在1 MV时,放电电感约100 nH,分布电容约150 pF,充电电感约360 nH;开关的放电参数不会对波形造成过大的不良影响,充电参数不影响Marx发生器给形成线的充电时间,开关内部电场安全,变压器油与尼龙交界面不会发生闪络。设计后的开关与其它部件搭建起低阻抗加速器进行调试,加速器输出约700 kV,70 kA、脉宽150 ns的电子束,开关满足实验需求。