JP2022550053A - エネルギー回収を伴う非線形伝送線路高電圧パルスシャープニング - Google Patents

エネルギー回収を伴う非線形伝送線路高電圧パルスシャープニング Download PDF

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Abstract

幾つかの実施形態は、１００Ｖを超える電圧を供給する電源と、電源と電気的に結合された高周波スイッチと、スイッチと電気的に結合された非線形伝送線路と、非線形伝送線路と電気的に結合されたアンテナと、電源及びアンテナと電気的に結合されたダイオード及びインダクタを備えたエネルギー回収回路と、を備えた非線形伝送線路システムを含む。【選択図】図１１

Description

本発明は、エネルギー回収を伴う非線形伝送線路高電圧パルスシャープニングに関する。
高電圧パルスを高速立上がり時間で生成することは困難である。例えば、高電圧（例えば、１０ｋＶを超える）パルスの高速立上がり時間（例えば、５０ｎｓ未満）を実現するには、パルスの立上がりの傾斜をかなり急峻にする必要がある。このような急峻な立上がり時間を作り出すことは非常に難しく、標準的な電気部品をコンパクトに使用した場合は特に困難である。更に、可変パルス幅及び／又は高パルス繰り返し率を有する高速立上がり時間でこのような高電圧パルスを作り出すことは困難である。
本発明は、上記従来の技術における課題を解決するためになされたものである。
幾つかの実施形態は、５ｋＶを超える電圧を供給する電源と、前記電源と電気的に結合された高周波スイッチと、前記スイッチと電気的に結合された非線形伝送線路と、前記非線形伝送線路と電気的に結合されたアンテナと、前記電源及び前記アンテナと電気的に結合されたダイオード及びインダクタを備えたエネルギー回収回路とを備えた非線形伝送線路システムを含む。
幾つかの実施形態において、前記エネルギー回収回路は前記非線形伝送線路と並列に配置される。
幾つかの実施形態において、前記アンテナはＲＦエネルギーを放射する。幾つかの実施形態において、前記アンテナによって放射されない前記非線形伝送線路からの一部のエネルギーは前記電源に回収される。
幾つかの実施形態において、前記ダイオードは、エネルギーが前記非線形伝送線路から前記電源に流れることを可能にするように配置される。
幾つかの実施形態において、前記電源はコンデンサを備えている。
幾つかの実施形態において、前記高周波スイッチは、高電圧スイッチを備えている。
幾つかの実施形態において、前記非線形伝送線路システムは更に高周波フィルタを含み得る。
幾つかの実施形態は、エネルギー蓄積コンデンサと、高電圧スイッチと、非線形伝送線路と、負荷と、エネルギー回収回路とを含む非線形伝送線路システムを含む。前記高電圧スイッチは、約１ｋＶを超える電圧を有する高電圧パルスを生成する前記エネルギー蓄積コンデンサと電気的に結合され得る。前記非線形伝送線路は、前記高電圧スイッチと電気的に結合され得る。前記負荷は、前記非線形伝送線路と電気的に結合され得る。前記エネルギー回収回路はダイオードとインダクタを含み得る。前記エネルギー回収回路は、前記エネルギー蓄積コンデンサ及び前記負荷と電気的に結合され得る。
幾つかの実施形態において、前記高電圧スイッチはナノ秒パルサーを備えている。
幾つかの実施形態において、前記負荷はＲＦエネルギーを放射するアンテナである。
幾つかの実施形態において、前記高電圧スイッチは約１ｋＨｚより大きいパルス繰り返し周波数でスイッチングする。
幾つかの実施形態において、前記高電圧スイッチはナノ秒パルサーを備えている。
幾つかの実施形態は、エネルギー蓄積コンデンサと、高電圧スイッチと、非線形伝送線路と、アンテナと、エネルギー回収回路とを含む非線形伝送線路システムを含む。前記高電圧スイッチは、約１ｋＶより大きい電圧のパルスを生成する前記エネルギー蓄積コンデンサと電気的に結合され得る。前記非線形伝送線路は、前記パルスの上にＲＦ信号を発生する前記高電圧スイッチと電気的に結合され得る。前記アンテナは、前記ＲＦ信号を伴う前記パルスから前記ＲＦエネルギーを放射する前記非線形伝送線路と電気的に結合され得る。前記エネルギー回収回路は、電源及び前記アンテナに電気的に結合されたダイオード及びインダクタを含み得る。
幾つかの実施形態において、前記非線形伝送線路は、前記パルスの上にＲＦ信号を生成する。
幾つかの実施形態において、前記高電圧スイッチは、約１ｋＨｚより大きいパルス繰り返し周波数でスイッチングする。
幾つかの実施形態において、前記高電圧スイッチはナノ秒パルサーを備えている。
本開示のこれら及び他の特徴、態様、及び利点は、以下の「発明を実施するための形態」を、添付図面を参照して読めばより良く理解される。
幾つかの実施形態によるナノ秒パルサー及び非線形伝送線路のブロック図である。 幾つかの実施形態による非線形伝送線路の回路図である。 幾つかの実施形態による非線形伝送線路の回路図である。 幾つかの実施形態による非線形伝送線路の回路図である。 ＮＳＪＣ素子の任意の個数の直列組合せを含む非線形伝送線路の回路図である。 ＮＳＪＣ素子の任意の個数の直列組合せを含む非線形伝送線路の回路図である。 非線形伝送線路の入力パルス波形と出力波形を示す図である。 乃至 高いパルス繰り返し周波数を有する波形の図である。 幾つかの実施形態によるパルス発生器を有する非線形伝送線路の回路図である。 幾つかの実施形態による非線形伝送線路及びエネルギー回収の回路図である。 幾つかの実施形態による非線形伝送線路及びエネルギー回収回路の回路図である。 幾つかの実施形態による非線形伝送線路からの出力パルス波形を示す図である。 幾つかの実施形態による高電圧スイッチのブロック図である。
エネルギー回収回路を有する非線形伝送線路を開示する。幾つかの実施形態において、非線形伝送線路は、複数の非線形半導体接合容量素子（例えば、非線形インダクタ及び／又は非線形コンデンサ）を含んでもよい。幾つかの実施形態において、エネルギー回収回路を有する非線形伝送線路は、例えば、エネルギー蓄積コンデンサを含み得る高電圧スイッチング電源を含んでもよい。幾つかの実施形態において、非線形伝送線路は、例えば、可変パルス幅及び／又は高パルス繰り返し率を有し得る高電圧入力パルスの立上がり時間を鋭化してもよい。幾つかの実施形態において、エネルギー回収回路は、負荷とエネルギー蓄積コンデンサとの間に電気的に結合されてもよい。幾つかの実施形態において、エネルギー回収回路は、非線形伝送線路を横切って電気的に結合されてもよい。
本発明の幾つかの実施形態は、非線形半導体接合容量素子の使用を含む。幾つかの電圧領域における非線形半導体接合容量素子は、非線形半導体接合容量素子を横切る電圧として変化する容量を有し得る。
非線形半導体接合は、Ｐ型接合又はＮ型接合を含み得る。Ｐ型とＮ型の導電材料の領域間の境界によって規定される半導体接合は、特定の条件下ではコンデンサである。この接合容量は、接合に付随する空乏層又は空間電荷領域の電荷に起因するものである。空間電荷領域とは、イオン化した不純物原子の存在によって生じる正味の固定電荷が移動電荷キャリアによって中和されない、接合の両側に隣接する容積を意味する。空乏層の外側では、Ｐ型物質の正孔とＮ型物質の電子という移動キャリアが、固定電荷を中和する為にほぼ正確な数で存在する。
接合の片側の接点に電圧をかけ、接合を僅かに順方向又は逆方向に偏らせると、この電圧によって正孔と電子の分布が夫々互いに近づくか遠ざかるように駆り立てられる。空乏層が狭くなるか又は広くなると、Ｐ型領域とＮ型領域の中性度を保つ為に、更なる正孔と電子が接点から半導体内に入るか又は出る。従って、素子の端子には特定量の電荷が導入され、電荷キャリアの再結合や発生を無視すると、印加電圧をゼロに戻せば同じ量の電荷が戻ってくることになる。このように、半導体接合素子はコンデンサと同じようなものである。印加電圧と端子に導入される電荷量の関係は非線形である、即ち、電圧を変化させた時の電荷の変化率として定義される容量は、電圧に依存する。
非線形半導体接合は、金属と半導体材料が密着している金属－半導体接合も含み得る。この金属と半導体材料との密着により、印加電圧によって変化する可能性のある接合容量が形成され得る。金属－半導体接合は、ショットキーバリアダイオード、ショットキーバリア接合、又は点接触ダイオードと呼ばれ得る。金属－半導体接合は、例えば、Ｐ型半導体領域又はＮ型半導体領域の何れかを有する金属を含んでもよい。
幾つかの実施形態において、非線形半導体接合容量（ＮＳＪＣ）素子は、１つのコンデンサ又は幾つかの複数コンデンサであってもよい。幾つかの実施形態において、ＮＳＪＣ素子は、回路基板上にエッチングされた２つの平行導体（又はコンデンサ）を含んでもよい。
図１は、幾つかの実施形態による高電圧パルサー１０５と非線形伝送線路１１５を有するシステムのブロック図である。システムは、非線形伝送線路１１５の出力と結合された出力１２０も含んでもよいし、含まなくてもよい。幾つかの実施形態において、例えば、高電圧パルサー１０５のフローティング出力は、非線形伝送線路１１５と電気的に結合され得る。
高電圧パルサー１０５は、例えば、複数のソリッドステートスイッチ（例えば、ＩＧＢＴ、ＭＯＳＦＥＴ、ＦＥＴ、ＳｉＣ、ＧａＮスイッチ）及び／又は変圧器を含んでもよい。高電圧パルサー１０５は、例えば、低浮遊インダクタンス及び／又は低浮遊容量を有するように設計及び／又は構成されてもよい。高電圧パルサー１０５は、例えば、高速立上がり時間、高電圧（例えば、１ｋＶを超える）、可変パルス幅、高い繰り返し率等を有する高電圧パルスを生成してもよい。任意のタイプの高電圧パルサーが使用され得る。高電圧パルサー１０５は、米国特許出願公開第２０１５／０１３０５２５号明細書及び／又は米国特許出願公開第２０１５／０３１８８４６号明細書に記載された高電圧ナノ秒パルサーを含んでもよく、これら各々の全体が、パルサー１０５を開示する為に参照により組み込まれる。
幾つかの実施形態において、高電圧パルサー１０５は、例えば、可変パルス幅、１ｋＶを超える電圧（又は１００ｋＶまで）、及び／又は１０ｋＨｚ～１００ｋＨｚのパルス繰返し周波数で動作してよい。
幾つかの実施形態において、高電圧パルサー１０５は、高いパルス電圧（例えば、１ｋＶ、１０ｋＶ、２０ｋＶ、５０ｋＶ、１００ｋＶ等を超える電圧）、高い周波数（例えば、１ｋＨｚ、１０ｋＨｚ、１００ｋＨｚ、２００ｋＨｚ、５００ｋＨｚ、１ＭＨｚ等を超える周波数）、高速立上がり時間（例えば、約１ｎｓ、１０ｎｓ、５０ｎｓ、１００ｎｓ、２５０ｎｓ、５００ｎｓ、１０００ｎｓ未満等の高速立上がり時間）、高速立下がり時間（例えば、約１ｎｓ、１０ｎｓ、５０ｎｓ、１００ｎｓ、２５０ｎｓ、５００ｎｓ、１０００ｎｓ未満等の立下がり時間）及び／又は短いパルス幅（例えば、約１０００ｎｓ、５００ｎｓ、２５０ｎｓ、１００ｎｓ、２０ｎｓ未満等のパルス幅）でパルスを生成してもよい。
例えば、高電圧パルサー１０５は、全ての目的の為に本開示に組み込まれる「高電圧ナノ秒パルサー（Ｈｉｇｈ Ｖｏｌｔａｇｅ Ｎａｎｏｓｅｃｏｎｄ Ｐｕｌｓｅｒ）」という名称の米国特許出願シリアル番号１４／５４２，４８７に記載された任意の素子の全て又は任意の部分、或いは、全ての目的の為に本開示に組み込まれる「ガルバニック絶縁された出力可変パルス生成器開示（Ｇａｌｖａｎｉｃａｌｌｙ Ｉｓｏｌａｔｅｄ Ｏｕｔｐｕｔ Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｐｕｌｓｅ Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ Ｄｉｓｃｌｏｓｕｒｅ）」という名称の米国特許出願シリアル番号１４／６３５，９９１に記載の任意の素子の全て又は任意の部分、或いは、全ての目的の為に本開示に組み込まれる「可変パルス幅及びパルス繰り返し周波数を備えた高電圧ナノ秒パルサー（Ｈｉｇｈ Ｖｏｌｔａｇｅ Ｎａｎｏｓｅｃｏｎｄ Ｐｕｌｓｅｒ Ｗｉｔｈ Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ ａｎｄ Ｐｕｌｓｅ Ｒｅｐｅｔｉｔｉｏｎ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）」という名称の米国特許出願シリアル番号１４／７９８，１５４に記載された任意の素子の全て又は任意の部分を含んでもよい。
幾つかの実施形態において、高電圧パルサー１０５は、単一パルス領域で、又は長パルスを有する領域で動作してもよい。
非線形伝送線路１１５は、例えば、高電圧パルサー１０５によって生成される１つ以上の高電圧パルスの立上がり時間を鋭化してもよい（例えば、立上がり時間を短くする、立上がり時間を速くする等）。鋭化された出力パルスは、高電圧パルサー１０５によって生成される１つ以上の電圧パルスと実質的に同じ高電圧、実質的に同じ繰り返し率、及び／又は実質的に同じ可変パルス幅を有していてもよい。非線形伝送線路１１５は、非線形伝送線路２００、３００、４００、５００、６００又はその何らかの変形を含んでもよい。
幾つかの実施形態において、出力１２０は、入力により（例えば、高電圧パルサー１０５から）提供される電圧とほぼ同じ電圧を有する高電圧出力を生成してもよい。幾つかの実施形態において、出力パルスは、入力立上がり時間よりも高速の立上がり時間を有していてもよい。例えば、入力パルスは、１０ｋＶの電圧と２０ｎｓの立上がり時間を有していてもよく、出力パルスは、１０ｋＶの電圧と１０ｎｓの立上がり時間を有していてもよい。
図２は、幾つかの実施形態による非線形伝送線路２００の回路図である。非線形伝送線路２００は、高電圧パルサー１０５に接続できる入力を含んでもよい。幾つかの実施形態において、非線形伝送線路２００は高電圧パルサー１０５を含み得る。
非線形伝送線路２００は、第１の抵抗器２１０Ａ、第１の非線形半導体接合容量（ＮＳＪＣ）素子２０５Ａ、及び第１のインダクタ２１５Ａを含む第１の回路素子２５０Ａを含む。幾つかの実施形態において、第１の回路素子２５０Ａは、高電圧パルサー１０５及び接地の両方に電気的に結合されてもよい。
非線形伝送線路２００は、第２の抵抗器２１０Ｂ、第２のＮＳＪＣ素子２０５Ｂ、及び第２のインダクタ２１５Ｂを含む第２の回路素子２５０Ｂを含む。幾つかの実施形態において、第２の回路素子２５０Ｂは、第１のインダクタ２１５Ａ及び接地の両方に電気的に結合されてもよい。
非線形伝送線路２００は、第３の抵抗器２１０Ｃ、第３のＮＳＪＣ素子２０５Ｃ、及び第３のインダクタ２１５Ｃを含む第３の回路素子２５０Ｃを含む。幾つかの実施形態において、第３の回路素子２５０Ｃは、第２のインダクタ２１５Ｂ及び接地の両方に電気的に結合されてもよい。
非線形伝送線路２００は、第４の抵抗器２１０Ｄ、第４のＮＳＪＣ素子２０５Ｄ、及び第４のインダクタ２１５Ｄを含む第４の回路素子２５０Ｄを含む。幾つかの実施形態において、第４の回路素子２５０Ｄは、第３のインダクタ２１５Ｃ及び接地の両方に電気的に結合されてもよい。
非線形伝送線路２００は、高電圧パルサー１０５によって提供されるピーク電圧に類似するピーク電圧を提供できる、及び／又は入力の立上がり時間よりも高速の立上がり時間を有する出力を含んでもよい。
図２に示す非線形伝送線路２００は、４個の回路素子（各々が抵抗器及び／又はＮＳＪＣ素子を有する）を示している。任意の個数の回路素子及び／又はインダクタが含まれてもよい。例えば、非線形伝送線路は、５個以上の回路素子及び／又はインダクタを含んでもよい。別の例として、非線形伝送線路は、１０個以上の回路素子及び／又はインダクタを含んでもよい。
幾つかの実施形態において、各ＮＳＪＣ素子（例えば、ＮＳＪＣ素子２０５Ａ、２０５Ｂ、２０５Ｃ、２０５Ｄ等）は、約５００ｎＨ、２５０ｎＨ、１００ｎＨ、５０ｎＨ、２５ｎＨ等より小さいインダクタンスを有してよい。幾つかの実施形態において、各ＮＳＪＣ素子（例えば、ＮＳＪＣ素子２０５Ａ、２０５Ｂ、２０５Ｃ、２０５Ｄ等）は、直列又は並列の複数のＮＳＪＣ素子を含んでもよい。
幾つかの実施形態において、各抵抗器（例えば、抵抗器２１０Ａ、２１０Ｂ、２１０Ｃ、２１０Ｄ等）は、約１０００オーム、５００オーム、２５０オーム、１００オーム、５０オーム、２５オーム等より小さい抵抗を有していてもよい。幾つかの実施形態において、各抵抗器（例えば、抵抗器２１０Ａ、２１０Ｂ、２１０Ｃ、２１０Ｄ等）は、直列又は並列の複数の抵抗器を含んでもよい。
幾つかの実施形態において、各インダクタ（例えば、インダクタ２１５Ａ、２１５Ｂ、２１５Ｃ、２１５Ｄ等）は、約５００ｎＨ、２５０ｎＨ、１００ｎＨ、５０ｎＨ、２５ｎＨ等より小さいインダクタンスを有していてもよい。幾つかの実施形態において、各インダクタ（例えば、インダクタ２１５Ａ、２１５Ｂ、２１５Ｃ、２１５Ｄ等）は、直列又は並列に配置された複数のインダクタを含んでもよい。
図３は、幾つかの実施形態による非線形伝送線路３００の回路図である。非線形伝送線路３００は、図１及び／又は図２に記載のような高電圧パルサー１０５に接続可能な入力を含んでもよい。幾つかの実施形態において、非線形伝送線路３００は高電圧パルサー１０５を含み得る。非線形伝送線路３００は非線形伝送線路２００と同様であってよく、この例では、非線形伝送線路３００は、１つのインダクタではなく、回路素子間に２つのインダクタを含む。
非線形伝送線路３００は、第１の抵抗器２１０Ａ、第１の非線形半導体接合容量（ＮＳＪＣ）素子２０５Ａ、第１の上部インダクタ３１５Ａ、及び第１の下部インダクタ３１６Ａを含む第１の回路素子２５０Ａを含む。幾つかの実施形態において、第１の回路素子２５０Ａは、高電圧パルサー１０５及び接地の両方に電気的に結合されてもよい。
非線形伝送線路３００は、第２の抵抗器２１０Ｂ、第２のＮＳＪＣ素子２０５Ｂ、第２の上部インダクタ３１５Ｂ、及び第２の下部インダクタ３１６Ｂを含む第２の回路素子２５０Ｂを含む。幾つかの実施形態において、第２の回路素子２５０Ｂは、第１の上部インダクタ３１５Ａ及び第１の下部インダクタ３１６Ａの両方に電気的に結合されてもよい。
非線形伝送線路３００は、第３の抵抗器２１０Ｃ、第３のＮＳＪＣ素子２０５Ｃ、第３の上部インダクタ３１５Ｃ及び第３の下部インダクタ３１６Ｃを含む第３の回路素子２５０Ｃを含む。幾つかの実施形態において、第３の回路素子２５０Ｃは、第２の上部インダクタ３１５Ｂ及び第２の下部インダクタ３１６Ｂの両方に電気的に結合されてもよい。
非線形伝送線路３００は、第４の抵抗器２１０Ｄ、第４のＮＳＪＣ素子２０５Ｄ、第４の上部インダクタ３１５Ｄ、及び第４の下部インダクタ３１６Ｄを含む第４の回路素子２５０Ｄを含む。幾つかの実施形態において、第４の回路素子２５０Ｄは、第３の上部インダクタ３１５Ｃ及び第３の下部インダクタ３１６Ｃの両方に電気的に結合されてもよい。
非線形伝送線路３００は、高電圧パルサー１０５によって提供されるピーク電圧に類似するピーク電圧を提供できる出力、及び／又は入力の立上がり時間よりも高速の立上がり時間を有する出力を含んでもよい。
図３に示す非線形伝送線路３００は、４つの回路素子（各々が抵抗器及びＮＳＪＣ素子を有する）を示している。任意の個数の回路素子及び／又はインダクタが含まれてもよい。例えば、非線形伝送線路は、５個以上の回路素子及び／又はインダクタを含んでもよい。別の例として、非線形伝送線路は、１０個以上の回路素子及び／又はインダクタを含んでもよい。
幾つかの実施形態において、各ＮＳＪＣ素子（例えば、ＮＳＪＣ素子２０５Ａ、２０５Ｂ、２０５Ｃ、２０５Ｄ等）は、約５００ｎＨ、２５０ｎＨ、１００ｎＨ、５０ｎＨ、２５ｎＨ等より小さいインダクタンスを有してよい。幾つかの実施形態において、各ＮＳＪＣ素子（例えば、ＮＳＪＣ素子２０５Ａ、２０５Ｂ、２０５Ｃ、２０５Ｄ等）は、直列又は並列の複数のＮＳＪＣ素子を含んでもよい。幾つかの実施形態において、各ＮＳＪＣ素子（例えば、ＮＳＪＣ素子２０５Ａ、２０５Ｂ、２０５Ｃ、２０５Ｄ等）は、約１０ｎＦ、５ｎＦ、２．５ｎＦ、１ｎＦ等より小さい容量を有していてもよい。
幾つかの実施形態において、各抵抗器（例えば、抵抗器２１０Ａ、２１０Ｂ、２１０Ｃ、２１０Ｄ等）は、約１０００オーム、５００オーム、２５０オーム、１００オーム、５０オーム、２５オーム等より小さい抵抗値を有してよい。幾つかの実施形態において、各抵抗器（例えば、抵抗器２１０Ａ、２１０Ｂ、２１０Ｃ、２１０Ｄ等）は、直列又は並列の複数の抵抗器を含んでもよい。
幾つかの実施形態において、各インダクタ（例えば、インダクタ３１５Ａ、３１５Ｂ、３１５Ｃ、３１５Ｄ、３１６Ａ、３１６Ｂ、３１６Ｃ、３１６Ｄ等）は、約５００ｎＨ、２５０ｎＨ、１００ｎＨ、５０ｎＨ、２５ｎＨ、１０ｎＨ等より小さいインダクタンスを有していてもよい。幾つかの実施形態において、各インダクタ（例えば、インダクタ３１５Ａ、３１５Ｂ、３１５Ｃ、３１５Ｄ、３１６Ａ、３１６Ｂ、３１６Ｃ、３１６Ｄ等）は、直列又は並列に配置された複数のインダクタを含んでもよい。
図４は、幾つかの実施形態による非線形伝送線路４００の回路図である。非線形伝送線路４００の回路図は、抵抗器として表される浮遊抵抗及びインダクタとして表される浮遊インダクタンスのような幾つかの浮遊素子を示している。
幾つかの実施形態において、非線形伝送線路４００は複数のＮＳＪＣ素子４０５Ａ、４０５Ｂ、４０５Ｃを含んでもよい。ＮＳＪＣ素子の非線形容量が利用されている為、図４では、ＮＳＪＣ素子は、コンデンサとして模式的に表されている。幾つかの実施形態において、非線形伝送線路４００は、夫々が抵抗器（例えば、抵抗器２１０Ａ、２１０Ｂ、２１０Ｃのうちの１つ）を含む複数の回路素子を含んでもよく、抵抗器（例えば、抵抗器２１０Ａ、２１０Ｂ、２１０Ｃの夫々の１つ）は、例えば、ＮＳＪＣ素子（例えば、複数のＮＳＪＣ素子４０５Ａ、４０５Ｂ、４０５Ｃの夫々の１つ）と電気的に直列結合され得てもよい。幾つかの実施形態において、伝送線路４００は複数のインダクタ２１５Ａ、２１５Ｂ、２１５Ｃを含んでもよい。複数のインダクタの各々は、例えば、２つの回路素子と、及び／又は１つの回路素子及び１つの出力と電気的に結合されてもよい。
図４に示す伝送線路４００は３個の回路素子を示しているが、任意の個数の回路素子が使用されてもよい。幾つかの実施形態において、各ＮＳＪＣ素子４０５Ａ、４０５Ｂ、又は４０５Ｃは、直列又は並列の１つ以上のＮＳＪＣ素子（例えば、２、３、５、７、９、１２、１５のＮＳＪＣ素子が直列配置される）を含んでよく、これにより、例えば、５００Ｖ、１ｋＶ、２．５ｋＶ、５ｋＶ、１０ｋＶ等よりも大きい複合動作電圧といった十分な動作電圧でＮＳＪＣ素子組み合わせを提供してよい。幾つかの実施形態において、ＮＳＪＣ素子は、例えば、炭化ケイ素ショットキーダイオード（複数可）、シリコンダイオード（複数可）、又は他のダイオード（複数可）等のダイオードを含んでもよい。幾つかの実施形態において、各ＮＳＪＣ素子４０５Ａ、４０５Ｂ、４０５Ｃは、接合電圧の関数としての非線形容量を有する半導体素子を含んでもよい。
各ＮＳＪＣ素子４０５Ａ、４０５Ｂ、４０５Ｃ（又はＮＳＪＣ素子の組み合わせ）は、例えば１．０ｋＶを超える電圧定格、例えば、１．１、１．２、１．３、１．４、１．５、１．６、１．８、１．９、２．０、２．１、２．２、２．３、３．４ｋＶ等の電圧定格を有してもよい。幾つかの実施形態において、各ＮＳＪＣ素子４０５Ａ、４０５Ｂ、４０５Ｃ（又はＮＳＪＣ素子の組み合わせ）は、約１０００ｎＨ、７５０ｎＨ、５００ｎＨ、２５０ｎＨ、１００ｎＨ、５０ｎＨ、３０ｎＨ、２０ｎＨ、１５ｎＨ、１０ｎＨ未満等の浮遊インダクタンス２２５Ａ、２２５Ｂ、２２５Ｃを有してもよい。
図４に示す非線形伝送線路４００では、３個の抵抗器２１０Ａ、２１０Ｂ、２１０Ｃが互いに並列に配置されているが、夫々の各抵抗器２１０Ａ、２１０Ｂ、２１０Ｃには、任意の個数の抵抗器が使用され得る。幾つかの実施形態において、抵抗器２１０Ａ、２１０Ｂ、２１０Ｃは、約１０００オーム、５００オーム、２５０オーム、１００オーム、５０オーム未満等の抵抗値を有していてもよい。
図４に示す非線形伝送線路４００は、３個のインダクタ２１５Ａ、２１５Ｂ、２１５Ｃを示すが、任意の個数のインダクタが使用され得る。インダクタは、例えば、約２５０ｎＨ、１００ｎＨ、５０ｎＨ、２５ｎＨ、１０ｎＨ未満等のインダクタンスを有していてもよい。
非線形伝送線路４００は高電圧パルサー１０５を含んでもよい。入力は、例えば、ナノ秒パルサーと結合されてもよい。入力は、幾つかの実施形態において、１つ以上の追加の非線形伝送線路と結合されてもよい。
幾つかの実施形態において、非線形伝送線４００は、複数のパルスを伴う高電圧パルス列を生成できるナノ秒パルサーと結合されてもよい。ナノ秒パルサーによって生成される高電圧パルス列は、例えば、約１ｋＶ、２．５ｋＶ、５ｋＶ、１０ｋＶ、１５ｋＶ、２０ｋＶ等を超える電圧、及び例えば、約５０ｎｓ、４０ｎｓ、３０ｎｓ、２０ｎｓ、１０ｎｓ等よりも小さい立上がり時間等の高速立上がり時間を有する等の任意の数の特性を有していてもよい。高電圧パルス列の複数のパルスは、例えば、可変パルス幅（例えば、３～２７５ｎｓ）を有していてもよい。
幾つかの実施形態において、非線形伝送線路４００は、入力高電圧パルス列の可変パルス幅及び／又はパルス繰り返し周波数を維持しながら、高電圧パルス列の立上がり時間を短縮してもよい。例えば、非線形伝送線路４００は、例えば、高電圧、短縮した立上がり時間（例えば、２０ｎｓ短縮）、及びナノ秒パルサーから生成される可変パルス幅に対応する可変パルス幅（例えば、３～２７５ｎｓ）を有する高電圧パルス列を出力してもよい。
非線形伝送線路４００は、ＮＳＪＣ素子の任意の個数の直列組合せ、及び／又はインダクタと並列の抵抗器の任意の個数の直列組合せを含んでもよい。図５及び図６は幾つかの例を示している。
非線形伝送線路４００は、複数の回路素子を有するものとして説明され得る。例えば、図４は、３個の回路素子を示している。第１の回路素子２５０Ａは、第１の浮遊インダクタンス２２５Ａを有する第１のＮＳＪＣ素子２０５Ａ、第１の抵抗器２１０Ａ、及び第１の浮遊抵抗２２０Ａを有する第１のインダクタ２１５Ａを含む。第２の回路素子２５０Ｂは、第２の浮遊インダクタンス２２５Ｂを有する第２のＮＳＪＣ素子２０５Ｂ、第２の抵抗器２１０Ｂ、及び第２の浮遊抵抗２２０Ｂを有する第２のインダクタ２１５Ｂを含む。第３の回路素子２５０Ｃは、第３の浮遊インダクタンス２２５Ｃを有する第３のＮＳＪＣ素子２０５Ｃ、第３の抵抗器２１０Ｃ、第３の浮遊抵抗２２０Ｃを有する第３のインダクタ２１５Ｃを含む。第１の回路素子２５０、第２の回路素子２５０Ｂ、及び第３の回路素子２５０Ｃは並列に配置されてもよい。非線形伝送線路４００は、並列に配置された任意の個数の回路素子を含んでもよい。回路素子の数は、以下により詳細に説明するように、パルスの立上がり時間の増加量に基づいて決定されてもよい。
図５は、幾つかの実施形態による、直列配置の２つの非線形伝送線路５００の回路図である。第１の非線形伝送線路５０５は１０個の回路素子を含み、第２の非線形伝送線路５１０は１０個の回路素子を含む。任意の個数の回路素子がどちらの非線形伝送線路に含まれてもよい。任意の個数の非線形伝送線路が直列に配置されてもよい。高電圧パルサー１０５が２つの非線形伝送線路５００を駆動する。
図６は、幾つかの実施形態による、並列配置の２つの非線形伝送線路６００の回路図である。第１の非線形伝送線路６０５は１０個の回路素子を含み、第２の非線形伝送線路６１０は１０個の回路素子を含む。任意の個数の回路素子がどちらの非線形伝送線路に含まれてもよい。任意の個数の高電圧パルサー１０５が第１の非線形伝送線路６０５を駆動してもよい。別の高電圧パルサー１０５が第２の非線形伝送線路６１０を駆動してもよい。第１の非線形伝送線路６０５と第２の非線形伝送線路６１０は両方とも同じ負荷に結合される。
幾つかの実施形態において、非線形伝送線路の複数のインダクタは、変化するインダクタンスを有し得る。例えば、入力（例えば、高電圧パルサー１０５）から遠いインダクタのインダクタンスは、入力に近いインダクタよりも低いインダクタンスを有し得る。別の例として、入力から遠いインダクタ（例えば、高電圧パルサ１０５）のインダクタンスは、入力に近いインダクタよりも高いインダクタンスを有し得る。
幾つかの実施形態において、非線形伝送線路の複数の抵抗器は、変化する抵抗値を有し得る。例えば、入力（例えば、高電圧パルサー１０５）から遠い抵抗器の抵抗値は、入力に近い抵抗器よりも低い抵抗値を有し得る。別の例として、入力から遠い抵抗器（例えば、高電圧パルサー１０５）の抵抗値は、入力に近い抵抗器より高い抵抗値を有し得る。
幾つかの実施形態において、非線形伝送線路の複数のＮＳＪＣ素子は、変化する容量を有し得る。例えば、入力（例えば、高電圧パルサー１０５）から遠いＮＳＪＣ素子の容量は、入力に近いＮＳＪＣ素子よりも低い容量を有し得る。別の例として、入力から遠いＮＳＪＣ素子（例えば、高電圧パルサー１０５）の容量は、入力に近いＮＳＪＣ素子よりも高い容量を有し得る。
図７は、ＲＦ信号又は放射を生成しないように設計された非線形伝送線路の入力パルス７０５及び出力パルス７１０を示す。図７に示すように、出力パルス７１０は、より急峻な及び／又はより高速及び／又はよりシャープな立上がり時間を有する。特に、この例では、入力波形は３３ｎｓの立上がり時間を有し、出力波形は９ｎｓの立上がり時間を有し、これは非線形伝送線路によって鋭化されている。又、この例では、出力パルスのパルス幅は入力パルスのパルス幅と実質的に同じである。この例におけるフラットトップ電圧は約１０ｋＶであり得る。この例の非線形伝送線路は、入力パルスの高電圧と入力パルスのパルス幅を維持したまま、立上がり時間を鋭化したと言える。
幾つかの実施形態において、高電圧パルサー１０５はナノ秒パルサーを含んでもよく、及び／又は、非線形伝送線路２００の入力に高電圧パルスを供給してもよい。ナノ秒パルサーは、例えば、約２５０ｎｓ、２００ｎｓ、１５０ｎｓ、１００ｎｓ、５０ｎｓ、３０ｎｓ、２０ｎｓ、１０ｎｓ、５ｎｓ、１ｎｓ等より小さい立上がり時間等の立上がり時間を有するパルスを供給してもよい。非線形伝送線路４００の出力は、入力パルスから、入力立上がり時間よりも約１０ｎｓ、２０ｎｓ、３０ｎｓ、４０ｎｓ、５０ｎｓ等未満高速の立上がり時間を有する出力を提供してもよい。例えば、入力パルスが５０ｎｓの立上がり時間を有する場合、出力パルスは２０ｎｓの立上がり時間を有していてもよい。
入力パルスと出力パルスの間の立上がり時間又は非線形伝送線路を短縮した一例を図７に示す。出力パルス７１０の波形の隣に入力パルス７０５の波形を示している。図に示すように、入力パルス７０５の立上がり時間は出力パルス７１０の立上がり時間より長い。この例では、入力立上がり時間は３１ｎｓであり、出力立上がり時間は９ｎｓに圧縮されている。
立上がり時間は、例えば、パルスがピーク電圧の１０％～９０％まで上昇するのにかかる時間として測定され得る。
高電圧入力又は高電圧出力パルスは、例えば、約１ｋＶ、５ｋＶ、１０ｋＶ、１５ｋＶ、２０ｋＶ、３０ｋＶ、５０ｋＶ、１００ｋＶ等より大きい電圧を有していてもよい。高電圧入力又は高電圧出力パルスは、例えば、可変パルス幅を有していてもよい。高電圧パルスは、例えば、１ｎｓ、２ｎｓ、５ｎｓ、１０ｎｓ、２０ｎｓ、５０ｎｓ、１００ｎｓ、２５０ｎｓ、５００ｎｓ等より大きいパルス幅を有していてもよい。高電圧入力又は高電圧出力パルスは、例えば、調整可能なパルス繰り返し率を有していてもよい。高電圧入力又は高電圧出力パルスは、例えば、５０ｋＨｚ、１００ｋＨｚ、２５０ｋＨｚ、５００ｋＨｚ、１，０００ｋＨｚ等より大きいパルス繰り返し率を有していてもよい。
幾つかの実施形態において、非線形伝送線路は、以下の容量を有するＮＳＪＣ素子を含み得る。
Figure 2022550053000002
 式中、Ｃｊ０はゼロ電圧におけるＮＳＪＣの接合容量である。Ｖは電圧である。φは接合電位である。ｍはＮＳＪＣのタイプに基づいて変化する０．２５～０．７５の定数値である。
幾つかの実施形態において、ＮＳＪＣ素子として使用され得るショットキーダイオードの全体の容量は、非線形伝送線路に含まれるダイオードの個数（例えば、ダイオード、抵抗器、及びインダクタの組み合わせ）に反比例し得るものであり、例えば、以下となる。
Figure 2022550053000003
この式はショットキーダイオードに使用されてもよく、必ずしも全てのＮＳＪＣ素子に使用されるわけではない。
幾つかの実施形態において、非線形伝送線路の全体の容量Ｃｓは、ダイオード（又はＮＳＪＣ素子）セクションの数ｎの増加と共に減少する。Ｃｊ０は単一のダイオードのゼロ電圧での接合容量、φは接合電位、Ｖｓは非線形伝送線路を横切る電圧である。
幾つかの実施形態において、一般的な経験則として、幾つかの条件では、非線形伝送線路４００の特性インピーダンスは約１８０オーム未満であってよい。幾つかの実施形態において、非線形伝送線路のインダクタンスは、例えば、以下の式を用いて１８０Ωにインピーダンス整合するように計算することができ、式中Ｖ４０％はＶｍａｘの４０％である。
Figure 2022550053000004
幾つかの実施形態において、非線形伝送線路４００のインピーダンスは、入力パルスが印加されるにつれて、印加される電圧の関数として、及び／又は、例えば、時間の関数として、変化してもよい。
幾つかの実施形態において、抵抗器２１０Ａ、２１０Ｂ、２１０Ｃの値は、浮遊インダクタンス２２５Ａ、２２５Ｂ、２２５Ｃ及び／又はＮＳＪＣ素子４０５Ａ、４０５Ｂ、４０５Ｃの任意の可変容量からの任意のリンギングを決定的に減衰するように算出されてもよい。例えば、浮遊インダクタンス２２５Ａ、２２５Ｂ、２２５Ｃがない理想的な非線形伝送線路では、立上がり時間はブラッグ周波数によって制限されることがある。しかしながら、多くの例示的な実施形態において、浮遊インダクタンスは立上がり時間を制限することがある。共振立上がり時間は、２つの異なる基準点を提供する為に、Ｃ（Ｖｍａｘ）及びＣ（Ｖ４０％）を使用して計算されてもよい。
幾つかの実施形態において、原則として、非線形伝送線路４００の立上がり時間への変化量は、以下から決定されてもよい。
Figure 2022550053000005
この式と前述の全体の容量Ｃｓの式から、所望の立上がり時間Δｔを実現する為のダイオードセクションの数Ｎが決定され得る。
各非線形伝送線路は、例えば、立上がり時間を一段と短くする為に使用され得る。例えば、１つは１０ｎｓから５ｎｓに、２つ目は５ｎｓから２ｎｓに、等である。夫々は、取るべき特定のステップに合わせて最適化され得る。
図８は、１００ｋＨｚのパルス繰り返し周波数の入力パルス列を受信し、１００ｋＨｚのパルス繰り返し周波数の対応する出力パルス列を生成する非線形伝送線路を示す図である。更に、出力の電圧は、入力電圧と同じであり得る。図８に示す例では、出力に分圧器が含まれており、それによって図示のように電圧が下がっている。分圧器は必須ではない。
図９は、１，０００ｋＨｚのパルス繰り返し周波数の入力パルス列を受信し、１，０００ｋＨｚのパルス繰り返し周波数の対応する出力パルス列を生成する非線形伝送線路を示す図である。図８及び図９に示す波形において、パルス幅は約１００ｎｓである。更に、出力の電圧は入力電圧と同じであり得る。図９に示す例では、出力に分圧器が含まれており、それによって図示のように電圧が下がっている。分圧器は必須ではない。
図１０は、幾つかの実施形態によるパルスリサイクルを伴う非線形伝送線路１０３０の回路図である。パルス発生器１０１０（例えば、ナノ秒パルサー）は、矩形パルスを生成できる。幾つかの実施形態において、パルス発生器１０１０は、５０、１００、５００、１，０００、５，０００、１０，０００ボルト等のパルスを生成できる。非線形伝送線路（ＮＬＴＬ）１０１５（例えば、非線形伝送線路２００、３００、４００、５００、６００又はそれらの幾つかの変形）は、矩形パルスの上にＲＦ波形を生成できる。幾つかの実施形態において、非線形伝送線路１０１５は、ジャイロ磁気、ダイオードベース、フェライトベース、集中素子等であり得る。幾つかの実施形態において、非線形伝送線路１０１５は、非線形インダクタンス及び／又は容量を有し得る。コンデンサ１０２０は、パルスから高周波をフィルタリングすることができる。負荷１０２５は、ＲＦ波形を放射することができるアンテナを表し得る。
幾つかの実施形態において、パルスは伝送線路１０３０に沿って移動することができ、より多くのエネルギーを放射する為に再びＮＬＴＬ１０１５を通過することができる。インダクタ１０３５は、ＮＬＴＬ１０１５が長い時間スケールに亘って充電されたままであることを防止するようなサイズであり得る。ダイオード１０４０及びダイオード１０４５は、電流が伝送線路１０３０を通り、ＮＬＴＬ１０１５を通って戻ってくることを確実にし得る。ダイオード１０５０は、パルス発生器１０１０からダイオード１０５０に電流が流れることを確実にする。
図１１は、幾つかの実施形態による非線形伝送線路１１００及びエネルギー回収回路１１３０の回路図である。エネルギー蓄積コンデンサ１１０５は、外部ソースから充電され得るエネルギー蓄積コンデンサを含み得る。幾つかの実施形態において、エネルギー蓄積コンデンサ１１０５は、５０、１００、５００、１，０００、５，０００、１０，０００ボルト等のパルスを有するパルスを生成することができる。スイッチ１１１０は、例えば、高電圧スイッチ１４００のような高周波数で開閉できる任意の高電圧スイッチを含み得る。スイッチ１１１０は、光導電性半導体スイッチ（ＰＣＳＳ）、直列積層型ソリッドステートスイッチ（例えば、ＩＧＢＴ、ＭＯＳＦＥＴ、サイリスタ等）、スパークギャップスイッチ、誘導加算器等を含んでもよい。
幾つかの実施形態において、スイッチ１１１０及び／又はエネルギー蓄積コンデンサ１１０５はスイッチング電源１１１５を含み得る。スイッチング電源１１１５は、例えば、ナノ秒パルサーを含み得る。スイッチング電源１１１５は、例えば、約１ｋＶ、５ｋＶ、１０ｋＶ、２０ｋＶ等より大きい振幅を有する、及び／又は約１ｋＨｚ、１０ｋＨｚ、２５ｋＨｚ、５０ｋＨｚ、１００ｋＨｚ等より大きいパルス繰り返し周波数を有するパルスを生成できる任意の電源を含み得る。
幾つかの実施形態において、スイッチング電源１１１５は、高いパルス電圧（例えば、１ｋＶ、１０ｋＶ、２０ｋＶ、５０ｋＶ、１００ｋＶ等を超える電圧）、高い周波数（例えば、１ｋＨｚ、１０ｋＨｚ、１００ｋＨｚ、２００ｋＨｚ、５００ｋＨｚ、１ＭＨｚ等を超える周波数）、高速立上がり時間（例えば、約１ｎｓ、１０ｎｓ、５０ｎｓ、１００ｎｓ、２５０ｎｓ、５００ｎｓ、１，０００ｎｓ未満等の立上がり時間）、高速立下がり時間（例えば、約１ｎｓ、１０ｎｓ、５０ｎｓ、１００ｎｓ、２５０ｎｓ、５００ｎｓ、１，０００ｎｓ未満等の立ち下がり時間）及び／又は短いパルス幅（例えば、約１，０００ｎｍ、５００ｎｍ、２５０ｎｍ、１００ｎｍ、２０ｎｓ未満等のパルス幅）のパルスを生成してもよい。
例えば、スイッチング電源１１１５は、全ての目的の為に本開示に組み込まれる「高電圧ナノ秒パルサー（Ｈｉｇｈ Ｖｏｌｔａｇｅ Ｎａｎｏｓｅｃｏｎｄ Ｐｕｌｓｅｒ）」という名称の米国特許出願シリアル番号１４／５４２，４８７に記載された任意の素子の全て又は任意の部分、或いは、全ての目的の為に本開示に組み込まれる「ガルバニック絶縁された出力可変パルス生成器開示（Ｇａｌｖａｎｉｃａｌｌｙ Ｉｓｏｌａｔｅｄ Ｏｕｔｐｕｔ Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｐｕｌｓｅ Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ Ｄｉｓｃｌｏｓｕｒｅ）」という名称の米国特許出願シリアル番号１４／６３５，９９１に記載された任意の素子の全て又は任意の部分、或いは、全ての目的の為に本開示に組み込まれる「可変パルス幅及びパルス繰り返し周波数を備えた高電圧ナノ秒パルサー（Ｈｉｇｈ Ｖｏｌｔａｇｅ Ｎａｎｏｓｅｃｏｎｄ Ｐｕｌｓｅｒ Ｗｉｔｈ Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ ａｎｄ Ｐｕｌｓｅ Ｒｅｐｅｔｉｔｉｏｎ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）」という名称の米国特許出願シリアル番号１４／７９８，１５４に記載された任意の素子の全て又は任意の部分を含んでもよい。
ＮＬＴＬ１０１５（例えば、非線形伝送線路２００、３００、４００、５００、６００又はその何らかの変形）は、矩形パルスの上にＲＦ信号を生成することができる。幾つかの実施形態において、ＮＬＴＬ１０１５は、ジャイロ磁気、ダイオードベース、フェライトベース、集中素子等であり得る。幾つかの実施形態において、ＮＬＴＬ１０１５は、非線形インダクタンス及び／又は容量を有し得る。コンデンサ１０２０は、パルスから高周波をフィルタリングすることができる。負荷１０２５は、例えば、ＲＦエネルギーを放射できるアンテナを表し得る。
エネルギー回収回路１１３０は、エネルギー回収ダイオード１１３３及びエネルギー回収インダクタ１１３５を含み得る、及び／又はＮＬＴＬ１０１５及び／又はスイッチ１１１０と並列に配置されてもよい。負荷１０２５から放射されないエネルギーは、エネルギー回収回路１１３０を通して回収され得る。エネルギー回収ダイオード１１３３は、エネルギーがエネルギー蓄積コンデンサ１１０５に流入することを可能にするように配置され得る。エネルギー回収インダクタ１１３５は、例えば、パルスが高速立上がり時間又は立ち下がり時間を有するように選択され得る。
幾つかの実施形態において、エネルギー回収インダクタ１１３５は、約１０μＨ、５０μＨ、１００μＨ、５００μＨ等よりも大きなインダクタンスを有し得る。幾つかの実施形態において、エネルギー回収インダクタ１１３５は、約１μＨ～約１００ｍＨのインダクタンスを有し得る。
幾つかの実施形態において、エネルギー回収回路１１３０を有するＮＬＴＬ伝送路は、効率を５０％増加させることができる。例えば、エネルギー蓄積コンデンサ１１０５は、８．５ｍＪの入力エネルギーを提供することができ、負荷１０２５は、０．２３ｍＪを散逸させることができる。エネルギー回収回路は、エネルギー蓄積コンデンサ１１０５を充電することができる４．４ｍＪのエネルギーを回収することができる。ＲＦ効率は、エネルギー回収回路のない類似の回路の効率の２倍を上回り得る。
図１２は、幾つかの実施形態による非線形伝送線路及びエネルギー回収回路１２００の回路図である。エネルギー蓄積コンデンサ１２０５は、例えば、スイッチ１１１０が閉じ、高電圧スイッチ１２１０が開いているとき等、エネルギー蓄積コンデンサ１１０５から充電することができる任意のエネルギー蓄積コンデンサを含み得る。幾つかの実施形態において、エネルギー蓄積コンデンサ１２０５及びスイッチ１２１０は、５０、１００、５００、１，０００、５，０００、１０，０００ボルト等のパルスを有するパルスを生成できる。パルスは、スイッチ１２１０を開閉することによって生成されてもよい。スイッチ１２１０は、光導電性半導体スイッチ（ＰＣＳＳ）、直列積層型ソリッドステートスイッチ（ＩＧＢＴ、ＭＯＳＦＥＴ、サイリスタ等）、スパークギャップスイッチ、誘導加算器等を含んでもよい。幾つかの実施形態において、スイッチ１２１０は高電圧スイッチ１４００を含んでもよい。
幾つかの実施形態において、エネルギー蓄積コンデンサ１１０５は、スイッチ１１１０が閉じているときにエネルギー蓄積コンデンサ１２０５を充電するパルス充電器を含み得る。スイッチ１２１０は、光導電性半導体スイッチ（ＰＣＳＳ）、直列積層型ソリッドステートスイッチ（例えば、ＩＧＢＴ、ＭＯＳＦＥＴ、サイリスタ等）、スパークギャップスイッチ、誘導加算器等を含み得る。エネルギー蓄積コンデンサ１１０５は、エネルギー回収回路１１３０からだけでなく、外部電源からも充電され得る。
ＮＬＴＬ１０１５（例えば、非線形伝送線路２００、３００、４００、５００、６００又はその幾つかの変形）は、矩形パルスの上にＲＦを生成することができる。幾つかの実施形態において、ＮＬＴＬ１０１５は、ジャイロ磁気、ダイオードベース、フェライトベース、集中素子等であり得る。幾つかの実施形態において、ＮＬＴＬ１０１５は、非線形インダクタンス及び／又は容量を有し得る。コンデンサ１０２０は、パルスから高周波をフィルタリングすることができる。負荷１０２５は、ＲＦを放射できるアンテナを表し得る。
エネルギー回収回路１１３０は、エネルギー回収ダイオード１１３３及びエネルギー回収インダクタ１１３５を含み得る、及び／又はＮＬＴＬ１１５及び／又はスイッチ１１１０と並列に配置され得る。負荷１０２５から放射されないエネルギーは、エネルギー回収回路１１３０を通じて回収され得る。エネルギー回収ダイオード１１３３は、負荷１０２５で散逸しなかったエネルギーがエネルギー蓄積コンデンサ１１０５に流入することを可能にするように配置され得る。エネルギー回収インダクタ１１３５は、例えば、パルスが高速立上がり時間又は立ち下がり時間を有するように選択され得る。
図１３は、幾つかの実施形態による非線形伝送線路及びエネルギー回収回路１２００からの出力パルス波形を示している。
図１４は、幾つかの実施形態による絶縁電力を有する高電圧スイッチ１４００のブロック図である。高電圧スイッチ１４００は、高電圧源１４６０からの電圧を高速立上がり時間及び／又は高周波数及び／又は可変パルス幅で切り替えてもよい複数のスイッチモジュール１４０５（集合的に又は個別に１４０５、及び個別に１４０５Ａ、１４０５Ｂ、１４０５Ｃ、１４０５Ｄ）を含んでもよい。各スイッチモジュール１４０５は、例えば、ソリッドステートスイッチ等のスイッチ１４１０を含んでもよい。
幾つかの実施形態において、スイッチ１４１０は、電源１４４０及び／又は絶縁ファイバトリガ１４４５（ゲートトリガ又はスイッチトリガとも呼ばれる）を含み得るゲートドライバ回路１４３０と電気的に結合されてもよい。例えば、スイッチ１４１０は、コレクタ、エミッタ、及びゲート（又は、ドレイン、ソース、及びゲート）を含んでもよく、電源１４４０は、ゲートドライバ回路１４３０を介してスイッチ１４１０のゲートを駆動してもよい。ゲートドライバ回路１４３０は、例えば、高電圧スイッチ１４００の他の構成要素から絶縁されていてもよい。
幾つかの実施形態において、電源１４４０は、例えば、絶縁変圧器を用いて絶縁されてもよい。絶縁変圧器は低容量変圧器を含んでもよい。絶縁変圧器の低容量は、例えば、電源１４４０が大きな電流を必要とせずに高速時間スケールで充電することを可能にし得る。絶縁変圧器は、例えば、約１００ｐＦ未満の容量を有していてもよい。別の例として、絶縁変圧器は、約３０～１００ｐＦ未満の容量を有してもよい。幾つかの実施形態において、絶縁変圧器は、１ｋＶ、５ｋＶ、１０ｋＶ、２５ｋＶ、５０ｋＶ等までの電圧絶縁を提供してもよい。
幾つかの実施形態において、絶縁変圧器は、低い浮遊容量を有していてもよい。例えば、絶縁変圧器は、約１，０００ｐＦ、１００ｐＦ、１０ｐＦ等より小さい浮遊容量を有していてもよい。幾つかの実施形態において、低い容量は、低電圧コンポーネント（例えば、入力制御電力の源）への電気的結合を最小化し得る、及び／又はＥＭＩ発生（例えば、電気ノイズ発生）を低減し得る。幾つかの実施形態において、絶縁変圧器の変圧器浮遊容量は、一次巻線と二次巻線の間で測定される容量を含んでもよい。
幾つかの実施形態において、絶縁変圧器は、ＤＣ－ＤＣコンバータ又はＡＣ－ＤＣ変圧器であってもよい。幾つかの実施形態において、変圧器は、例えば、１４０ＶのＡＣ変圧器を含んでもよい。それにも関わらず、絶縁変圧器は、高電圧スイッチ１４００内の他の構成要素から絶縁された電力を提供できる。幾つかの実施形態において、絶縁は、絶縁変圧器の一次側の導体が絶縁変圧器の二次側の如何なる導体も通過もせず接触もしないように、ガルバニックであってよい。
幾つかの実施形態において、変圧器は、変圧器コアに緊密に巻回されるか、又は変圧器コアに緊密に巻かれ得る一次巻線を含んでもよい。幾つかの実施形態において、一次巻線は、変圧器コアの周りに巻かれる導電性シートを含んでもよい。幾つかの実施形態において、一次巻線は１つ以上の巻線を含んでもよい。
幾つかの実施形態において、二次巻線は、コアから可能な限り離れた位置でコアに巻回されてもよい。例えば、二次巻線を含む巻線の束は、変圧器コアの開口部の中心を通って巻回されてもよい。幾つかの実施形態において、二次巻線は１つ以上の巻線を含んでもよい。幾つかの実施形態において、二次巻線を含む巻線の束は、浮遊容量を最小化する為に、例えば、円形又は正方形である断面を含んでもよい。幾つかの実施形態において、一次巻線、二次巻線、又は変圧器コアの間に絶縁体（例えば、油又は空気）が配置されてもよい。
幾つかの実施形態において、二次巻線を変圧器コアから離して保つことは幾つかの利点を有し得る。例えば、それにより絶縁変圧器の一次側と絶縁変圧器の二次側との間の浮遊容量を減少させることができる。別の例として、それにより、動作中にコロナ及び／又は絶縁破壊が形成されないように、絶縁変圧器の一次側と絶縁変圧器の二次側との間の高電圧スタンドオフが可能になり得る。
幾つかの実施形態において、絶縁変圧器の一次側（例えば、一次巻線）と絶縁変圧器の二次側（例えば、二次巻線）との間の間隔は、約０．１インチ、０．５インチ、１インチ、５インチ、又は１０インチであり得る。幾つかの実施形態において、絶縁変圧器のコアと絶縁変圧器の二次側（例えば、二次巻線）との間の典型的な間隔は、約０．１インチ、０．５インチ、１インチ、５インチ、又は１０インチであり得る。幾つかの実施形態において、巻線間のギャップは、例えば、真空、空気、任意の絶縁ガス又は液体、或いは３未満の相対誘電率を有する固体材料等、可能な限り低い誘電材料で充填されてもよい。
幾つかの実施形態において、電源１４４０は、高電圧スタンドオフ（絶縁）を提供できる、又は低容量（例えば、約１０００ｐＦ、１００ｐＦ、１０ｐＦ未満等）を有する任意のタイプの電源を含んでもよい。幾つかの実施形態において、制御電圧電源は、６０Ｈｚで１４２０Ｖ－ＡＣ又は２４０Ｖ－ＡＣを供給してもよい。
幾つかの実施形態において、各電源１４４０は単一の制御電圧電源と誘導的に電気的に結合されてもよい。例えば、電源１４４０Ａは第１の変圧器を介して電源と電気的に結合されてもよく、電源１４４０Ｂは第２の変圧器を介して電源と電気的に結合されてもよく、電源１４４０Ｃは第３の変圧器を介して電源と電気的に結合されてもよく、電源１４４０Ｄは第４の変圧器を介して電源と電気的に結合されてもよい。例えば、様々な電源の間に電圧絶縁を提供することができる任意のタイプの変圧器が使用されてもよい。
幾つかの実施形態において、第１の変圧器、第２の変圧器、第３の変圧器、及び第４の変圧器は、単一の変圧器のコアの周りの異なる二次巻線を備えてもよい。例えば、第１の変圧器は第１の二次巻線を備えてもよく、第２の変圧器は第２の二次巻線を備えてもよく、第３の変圧器は第３の二次巻線を備えてもよく、第４の変圧器は第４の二次巻線を備えてもよい。これらの各２次巻線は１つの変圧器のコアに巻回されてもよい。幾つかの実施形態において、第１の二次巻線、第２の二次巻線、第３の二次巻線、第４の二次巻線、又は一次巻線は、単一の巻線又は変圧器コアに巻回された複数の巻線を備えてもよい。
幾つかの実施形態において、電源１４４０Ａ、電源１４４０Ｂ、電源１４４０Ｃ、及び／又は電源１４４０Ｄは、戻り基準接地又は局所接地を共有しない場合がある。
絶縁されたファイバトリガ１４４５は、例えば、高電圧スイッチ１４００の他の構成要素からも絶縁されてもよい。絶縁されたファイバトリガ１４４５は、各スイッチモジュール１４０５が、他のスイッチモジュール１４０５及び／又は高電圧スイッチ１４００の他の構成要素に対して、及び／又は例えば、各スイッチモジュール１４０５のゲートをアクティブ制御できるようにしながら、浮くことを可能にする光ファイバ受信機を含んでもよい。
幾つかの実施形態において、例えば、各スイッチモジュール１４０５の戻り基準接地又は局所接地又は共通接地は、例えば、絶縁変圧器を使用して、互いに絶縁されてもよい。
共通接地からの各スイッチモジュール１４０５の電気的絶縁は、例えば、複数のスイッチを累積高電圧スイッチング向けに直列構成で配置することを可能にし得る。幾つかの実施形態では、スイッチモジュールのタイミングにおける幾つかのラグが許容又は設計され得る。例えば、各スイッチモジュール１４０５は、１ｋＶを切り替えるように構成又は定格されてもよく、各スイッチモジュールは互いに電気的に絶縁されてもよく、及び／又は各スイッチモジュール１４０５を閉じるタイミングは、スナバコンデンサの容量及び／又はスイッチの電圧定格によって定義される期間、完全に一致する必要がない場合がある。
幾つかの実施形態において、電気的絶縁は多くの利点を提供し得る。例えば、１つのあり得る利点は、スイッチ間のジッタを最小化すること、及び／又は任意のスイッチタイミングを可能にすることを含み得る。例えば、各スイッチ１４１０は、約５００ｎｓ、５０ｎｓ、２０ｎｓ、５ｎｓ等よりも小さいスイッチ遷移ジッタを有してもよい。
幾つかの実施形態において、２つのコンポーネント（又は回路）間の電気的絶縁は、２つのコンポーネント間の極めて高い抵抗を意味し得る、及び／又は２つのコンポーネント間の小さい容量を意味し得る。
各スイッチ１４１０は、例えば、ＩＧＢＴ、ＭＯＳＦＥＴ、ＳｉＣ－ＭＯＳＦＥＴ、ＳｉＣ接合トランジスタ、ＦＥＴ、ＳｉＣスイッチ、ＧａＮスイッチ、光導電スイッチ等の任意のタイプのソリッドステートスイッチング素子を含んでもよい。スイッチ１４１０は、例えば、高電圧（例えば、約１ｋＶを超える電圧）、高周波（例えば、１ｋＨｚを超える）、高速（例えば、約５００ｋＨｚを超える繰り返し率）及び／又は高速立上がり時間（例えば、約２５ｎｓ未満の立上がり時間）及び／又は長いパルス長（例えば、約１０ｍｓを超える）でスイッチングできてよい。幾つかの実施形態において、各スイッチは、個別に１，２００Ｖ～１，７００Ｖのスイッチングの定格であっても、組み合わせると４，８００Ｖ～６，８００Ｖ（４スイッチの場合）を超えるスイッチングが可能である場合がある。その他、様々な定格電圧のスイッチが使用され得る。
高電圧のスイッチを数個使用するよりも、低電圧のスイッチを多数使用する方が有利な場合がある。例えば、低電圧スイッチは一般的に性能が良く、低電圧スイッチは高電圧スイッチよりも高速に切り替えられ、遷移時間が短く、及び／又は効率的に切り替えられる可能性がある。しかしながら、スイッチの数が多ければ多いほど、要求され得るタイミングの問題は大きくなる。
図１４に示される高電圧スイッチ１４００は４個のスイッチモジュール１４０５を含む。この図では４個が示されているが、例えば、２、８、１２、１６、２０、２４等、任意の個数のスイッチモジュール１４０５が使用され得る。例えば、各スイッチモジュール１４０５の各スイッチの定格が１４００Ｖであり、１６個のスイッチを使用する場合、高電圧スイッチは最大１９．２ｋＶまで切り替え可能である。別の例として、各スイッチモジュール１４０５の各スイッチが１７００Ｖの定格であり、１６個のスイッチが使用される場合、高電圧スイッチは最大２７．２ｋＶまで切り替え可能である。
幾つかの実施形態において、高電圧スイッチ１４００は、５ｋＶ、１０ｋＶ、１４ｋＶ、２０ｋＶ、２５ｋＶ等より大きい電圧を切り替えてもよい。
幾つかの実施形態において、高電圧スイッチ１４００は、高速コンデンサ１４５５を含んでもよい。高速コンデンサ１４５５は、例えば、直列及び／又は並列に配置された１つ以上のコンデンサを含んでもよい。これらのコンデンサは、例えば、１つ以上のポリプロピレンコンデンサを含んでもよい。高速コンデンサ１４５５は、高電圧源１４６０からのエネルギーを蓄積してもよい。
幾つかの実施形態において、高速コンデンサ１４５５は低容量を有していてもよい。幾つかの実施形態において、高速コンデンサ１４５５は、約１μＦ、約５μＦ、約１μＦ～約５μＦ、約１００ｎＦ～約１，０００ｎＦ等の容量値を有していてもよい。
幾つかの実施形態において、高電圧スイッチ１４００は、クローバダイオード１４５０を含んでもよいし、含まなくてもよい。クローバダイオード１４５０は、例えば、誘導性負荷を駆動する為に有益であり得る、直列又は並列に配置された複数のダイオードを含んでもよい。幾つかの実施形態において、クローバダイオード１４５０は、例えば炭化ケイ素ショットキーダイオード等の１つ以上のショットキーダイオードを含んでもよい。クローバダイオード１４５０は、例えば、高電圧スイッチのスイッチからの電圧が特定の閾値を超えているかどうかを感知してもよい。閾値を超えている場合、クローバダイオード１４５０は、スイッチモジュールからの電力を接地に短絡させてもよい。クローバダイオードは、例えば、スイッチング後に誘導性負荷に蓄積されたエネルギーを散逸させる為の交流経路を可能にしてもよい。これは、例えば、大きな誘導性電圧スパイクを防止する可能性がある。幾つかの実施形態において、クローバダイオード１４５０は、例えば、１ｎＨ、１０ｎＨ、１００ｎＨ等の低インダクタンスを有していてもよい。幾つかの実施形態において、クローバダイオード１４５０は、例えば、１００ｐＦ、１ｎＦ、１０ｎＦ、１００ｎＦ等の低容量を有していてもよい。
幾つかの実施形態において、クローバダイオード１４５０は、例えば、負荷１４６５が主に抵抗性である場合等に、使用されなくてもよい。
幾つかの実施形態において、各ゲートドライバ回路１４３０は、約１０００ｎｓ、１００ｎｓ、１０．０ｎｓ、５．０ｎｓ、３．０ｎｓ、１．０ｎｓ未満等のジッタを生成してもよい。幾つかの実施形態において、各スイッチ１４１０は、最小スイッチオン時間（例えば、約１０μｓ、１μｓ、５００ｎｓ、１００ｎｓ、５０ｎｓ、１０、５ｎｓ未満等）及び最大スイッチオン時間（例えば、２５ｓ、１０ｓ、５ｓ、１ｓ、５００ｍｓ等より大きい）を有してもよい。
幾つかの実施形態において、動作中、高電圧スイッチ各々は、互いから１ｎｓ以内でオン及び／又はオフに切り替えられてもよい。
幾つかの実施形態において、各スイッチモジュール１４０５は、同じ又は実質的に同じ（±５％）浮遊インダクタンスを有してもよい。浮遊インダクタンスは、例えば、リード線、ダイオード、抵抗器、スイッチ１４１０、及び／又は回路基板トレース等のインダクタに関連しない、スイッチモジュール１４０５内の任意のインダクタンスを含んでもよい。各スイッチモジュール１４０５内の浮遊インダクタンスは、例えば、約３００ｎＨ、１００ｎＨ、１０ｎＨ、１ｎＨ等よりも小さいインダクタンス等、低インダクタンスを含んでもよい。各スイッチモジュール１４０５間の浮遊インダクタンスは、例えば、約３００ｎＨ、１００ｎＨ、１０ｎＨ、１ｎＨ等より小さいインダクタンス等の低インダクタンスを含んでもよい。
幾つかの実施形態において、各スイッチモジュール１４０５は、同じ又は実質的に同じ（±５％）浮遊容量を有してもよい。浮遊容量は、例えば、リード線、ダイオード、抵抗器、スイッチ１４１０及び／又は回路基板トレース等の容量に関連しない、スイッチモジュール１４０５内の任意の容量を含んでもよい。各スイッチモジュール１４０５内の浮遊容量は、例えば、約１，０００ｐＦ未満、１００ｐＦ未満、１０ｐＦ未満等の低容量を含んでもよい。各スイッチモジュール１４０５間の浮遊容量は、例えば、約１，０００ｐＦ未満、１００ｐＦ未満、１０ｐＦ未満等の低容量を含んでもよい。
電圧共有における不完全性は、例えば、受動スナバ回路（例えば、スナバダイオード１４１５、スナバコンデンサ１４２０、及び／又はフリーホイーリングダイオード１４２５）を用いて対処され得る。例えば、スイッチ１４１０の夫々がオン又はオフになる間のタイミングの僅かな違い、又はインダクタンス若しくは容量の違いが電圧スパイクを引き起こす可能性がある。これらのスパイクは、様々なスナバ回路（例えば、スナバダイオード１４１５、スナバコンデンサ１４２０、及び／又はフリーホイーリングダイオード１４２５）によって軽減され得る。
スナバ回路は、例えば、スナバダイオード１４１５、スナバコンデンサ１４２０、スナバ抵抗１４１６、及び／又はフリーホイーリングダイオード１４２５を含んでもよい。幾つかの実施形態において、スナバ回路は、スイッチ１４１０と並列に一緒に配置されてもよい。幾つかの実施形態において、スナバコンデンサ１４２０は、例えば、約１００ｐＦ未満の容量等の低容量を有していてもよい。
用語「実質的に」は、言及する値の５％又は１０％以内、又は製造公差の範囲内を意味する。
用語「又は」は、包括的である。
様々な実施形態が開示されている。様々な実施形態を部分的又は完全に組み合わせて他の実施形態を生成してもよい。
請求項に記載の主題の完全な理解を提供する為に、多数の特定の詳細が本明細書に記載されている。しかしながら、当業者は、請求項に記載の主題がこれらの具体的な詳細なしでも実施され得ることを理解するであろう。他の例では、当業者に既知であり得る方法、装置、又はシステムは、請求項に記載の主題を不明瞭にしない為に、詳細には記載されていない。
幾つかの部分は、コンピュータメモリ等のコンピューティングシステムのメモリ内に格納されたデータビット又は２進デジタル信号に対する演算のアルゴリズム又は記号表現の観点から提示される。これらのアルゴリズムの説明又は表現は、データ処理技術における通常の技術者が、当業者に仕事の内容を伝える為に使用する技術の一例である。アルゴリズムとは、所望の結果に至る自己矛盾のない一連の操作又は類似の処理のことである。この文脈では、操作又は処理は、物理的な量の物理的な操作を含む。必ずしもそうではないが、典型的には、そのような量は、格納、転送、結合、比較、又は他の方法で操作することが可能な電気又は磁気信号の形態を取り得る。このような信号を、ビット、データ、値、素子、記号、文字、用語、数字、数詞等と呼ぶことは、主に一般的な使用上の理由から、時として便利であることが証明されている。しかし、これら及び類似の用語の全ては、適切な物理量と関連付けられるべきであり、単に便利な標識であることを理解されたい。特に断らない限り、本明細書を通じて、「処理」、「計算」、「計算」、「決定」、及び「識別」等の用語を利用する論述は、コンピューティングプラットフォームのメモリ、レジスタ、若しくは他の情報記憶デバイス、伝送デバイス、又は表示デバイス内で物理量、電子量又は磁気量として表されるデータを操作又は変換する１つ以上のコンピュータ又は同様の電子コンピューティングデバイス又は複数の電子コンピューティングデバイス等のコンピューティングデバイスの動作又はプロセスを指すと理解される。
本明細書で論じるシステム又は複数のシステムは特定のハードウェアアーキテクチャ又は構成に限定されない。コンピューティングデバイスは、１つ以上の入力を条件とする結果を提供するコンポーネントの任意の適切な配置を含み得る。適切なコンピューティングデバイスは、コンピューティングシステムを汎用コンピューティング装置から本発明の主題の１つ以上の実施形態を実装する特殊コンピューティング装置へとプログラム又は構成する格納ソフトウェアにアクセスする多目的マイクロプロセッサベースコンピュータシステムを含む。任意の適切なプログラミング、スクリプト、又は他のタイプの言語若しくは言語の組み合わせは、コンピューティングデバイスをプログラミング又は構成する際に使用されるソフトウェアにおいて本明細書に含まれる教示を実装する為に使用されてもよい。
本明細書に開示される方法の実施形態は、そのようなコンピューティングデバイスの動作において実行されてもよい。上記の例で提示されたブロックの順序は、変化させることができ、例えば、ブロックは、再順序付け、組み合わせ、及び／又はサブブロックへの分割が可能である。特定のブロック又はプロセスは、並行して実行され得る。
本明細書における「～に適合する」又は「～に構成される」の使用は、追加のタスク又はステップを実行するように適合又は構成された素子を妨げない、開放的かつ包括的な言語として意図されている。更に、「～に基づく」の使用は、１つ以上の言及された条件又は値に「基づく」プロセス、ステップ、計算、又は他の動作が、実際には、言及されたものを超える追加の条件又は値に基づき得るという意味で、開放的で包括的であることを意図している。本明細書に含まれる見出し、リスト、及び番号付けは、単に説明を容易にする為のものであり、限定することを意図するものではない。
本発明の主題を、その特定の実施形態に関して詳細に説明してきたが、当業者は、前述の理解に達すれば、そのような実施形態に対する変更、変形、及び等価物を容易に創出できることが理解されるであろう。従って、本開示は、限定ではなく例示の目的で提示されており、当業者に容易に明らかになるような本発明の主題に対する変更、変形、及び／又は追加を含めることを排除するものではないことを理解されたい。
１０５ 高電圧パルサー
１１５、２００、３００、４００、５００、６００、１０１５ 非線形伝送線路
１２０ 出力
２１０Ａ、２１０Ｂ、２１０Ｃ、２１０Ｄ 抵抗器
２０５Ａ、２０５Ｂ、２０５Ｃ、２０５Ｄ 非線形半導体接合容量（ＮＳＪＣ）素子
２１５Ａ、２１５Ｂ、２１５Ｃ、２１５Ｄ インダクタ
２５０Ａ、２０５Ｂ、２５０Ｃ、２５０Ｄ 回路素子
１４００ 高電圧スイッチ
１４１０ スイッチ
１４１５ スナバダイオード
１４１６ スナバ抵抗
１４２０ スナバコンデンサ
１４２５ フリーホイーリングダイオード
１４４０ 電源
１４５０ クローバダイオード
１４６０ 高電圧電源

Claims (18)

  1. １００Ｖを超える電圧を提供する電源と、
    前記電源と電気的に結合されたスイッチと、
    前記スイッチと電気的に結合された非線形伝送線路と、
    前記非線形伝送線路に電気的に結合されたアンテナと、
    前記電源及び前記アンテナと電気的に結合されたダイオード及びインダクタを備えたエネルギー回収回路と、を備えた非線形伝送線路システム。
  2. 前記エネルギー回収回路は前記非線形伝送線路と並列である、請求項１に記載の非線形伝送線路システム。
  3. 前記アンテナはＲＦエネルギーを放射する、請求項１に記載の非線形伝送線路システム。
  4. 前記アンテナによって放射されない前記非線形伝送線路からの一部のエネルギーは前記電源に回収される、請求項１に記載の非線形伝送線路システム。
  5. 前記ダイオードは、前記アンテナ及び／又は前記非線形伝送線路から前記電源にエネルギーが流れることを可能にするように配置される、請求項１に記載の非線形伝送線路システム。
  6. 前記電源がエネルギー蓄積コンデンサを備えている、請求項１に記載の非線形伝送線路システム。
  7. 更に、前記アンテナ及び／又は前記非線形伝送線路に結合された高周波フィルタを備える、請求項１に記載の非線形伝送線路システム。
  8. 更に、第２の電源と第２のスイッチとを備え、前記エネルギー回収回路が前記第２の電源を充電する、請求項１に記載の非線形伝送線路システム。
  9. 前記スイッチは、約１ｋＨｚを超えるパルス繰り返し周波数でスイッチングする、請求項１に記載の非線形伝送線路システム。
  10. エネルギー蓄積コンデンサと、
    約１ｋＶを超える電圧の高電圧パルスを生成する前記エネルギー蓄積コンデンサと電気的に結合された高電圧スイッチと、
    前記高電圧スイッチと電気的に結合された非線形伝送線路と、
    前記非線形伝送線路と電気的に結合された負荷と、
    ダイオードとインダクタを備え、前記エネルギー蓄積コンデンサ及び前記負荷と電気的に結合しているエネルギー回収回路と、を備えた非線形伝送線路システム。
  11. 前記高電圧スイッチはナノ秒パルサーを備えている、請求項１０に記載の非線形伝送線路システム。
  12. 前記負荷はＲＦエネルギーを放射するアンテナである、請求項１０に記載の非線形伝送線路システム。
  13. 前記高電圧スイッチは約１ｋＨｚより大きいパルス繰り返し周波数でスイッチングする、請求項１０に記載の非線形伝送線路システム。
  14. 前記高電圧スイッチはナノ秒パルサーを備えている、請求項１０に記載の非線形伝送線路システム。
  15. エネルギー蓄積コンデンサと、
    約１ｋＶを超える電圧のパルスを生成する前記エネルギー蓄積コンデンサと電気的に結合された高電圧スイッチと、
    前記高電圧スイッチと電気的に結合され、前記パルスの上にＲＦ信号を生成する非線形伝送線路と、
    前記ＲＦ信号を伴う前記パルスからＲＦエネルギーを放射する前記非線形伝送線路と電気的に結合されたアンテナと、
    前記電源及び前記アンテナと電気的に結合されたダイオード及びインダクタを備えたエネルギー回収回路と、を備えた非線形伝送線路システム。
  16. 前記非線形伝送線路は前記パルスの上にＲＦ信号を生成する、請求項１５に記載の非線形伝送線路システム。
  17. 前記高電圧スイッチは約１ｋＨｚより大きいパルス繰り返し周波数でスイッチングする、請求項１５に記載の非線形伝送線路システム。
  18. 前記高電圧スイッチはナノ秒パルサーを備えている、請求項１５に記載の非線形伝送線路システム。
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