JPH03185912A - Pulse generator - Google Patents
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- Generation Of Surge Voltage And Current (AREA)
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
[発明の目的]
(産業上の利用分野)
本発明は、電子銃やクライストロンなどに高電圧矩形波
パルスを供給するパルス発生装置に関するものであり、
特にその動作特性を改善する技術に係る。[Detailed Description of the Invention] [Object of the Invention] (Industrial Application Field) The present invention relates to a pulse generator that supplies high voltage rectangular wave pulses to electron guns, klystrons, etc.
In particular, it relates to techniques for improving its operating characteristics.
(従来の技術)
従来、パルスを発生させる回路に用いられるスイッチ素
子には、許容電流上昇率が大きいこと、比較的耐電圧が
高いことなどからサイラトロンが使われることが多かっ
た;第2図はサイラトロンを用いた矩形波パルス発生装
置の一例である。この装置においては、パルス形成線路
2を充電電源1によって一定電圧に充電しておき、次に
サイラトロン3をオンすることにより矩形波パルスを負
荷5に発生させることができる。この場合、サイラトロ
ン3の耐電圧は通常数十kVであり、それ以上の電圧を
発生させる場合は、図のようにパルストランス4を用い
て昇圧する。パルス形成線路2を用いた場合、線路のイ
ンピーダンスは負荷のインピーダンスに等しくしておく
必要があり、出力電圧はパルストランスの一次側で充電
電圧の1/2になる。(Prior art) In the past, thyratrons were often used as switching elements in circuits that generate pulses because of their large allowable current increase rate and relatively high withstand voltage; Figure 2 shows This is an example of a rectangular wave pulse generator using a thyratron. In this device, a rectangular wave pulse can be generated in the load 5 by charging the pulse forming line 2 to a constant voltage by the charging power supply 1 and then turning on the thyratron 3. In this case, the withstand voltage of the thyratron 3 is usually several tens of kV, and if a higher voltage is to be generated, a pulse transformer 4 is used to boost the voltage as shown in the figure. When the pulse forming line 2 is used, the impedance of the line must be equal to the impedance of the load, and the output voltage will be 1/2 of the charging voltage on the primary side of the pulse transformer.
出力電圧を高電圧にするにはパルストランスを用いる以
外に、ブルームライン形、スタックライン形などパルス
形成線路を直列化する方法がある。In addition to using a pulse transformer, there is a method of serializing pulse forming lines such as Blumlein type and stack line type to increase the output voltage.
第3図はブルームライン6を用いた矩形波パルス発生装
置で、スイッチング素子としてはやはりすイラトロン3
を用いている。ブルームライン6を用いた場合、第1の
導体61と第2の導体62との間のインピーダンスを2
1、第2の導体62と第3の導体63との間のインピー
ダンスを22とし、負荷5のインピーダンスをRとした
とき、R/2=Z1=Z2としておけば、出力には充電
電圧と等しい電圧の矩形波パルスが得られる。Figure 3 shows a rectangular wave pulse generator using Blumlein 6, and the switching element is Illatron 3.
is used. When using the Blumlein 6, the impedance between the first conductor 61 and the second conductor 62 is 2.
1. If the impedance between the second conductor 62 and the third conductor 63 is 22, and the impedance of the load 5 is R, then if R/2 = Z1 = Z2, the output will be equal to the charging voltage. A square wave pulse of voltage is obtained.
[発明が解決しようとする課題]
ところで、クライストロンなどの高周波増幅管による粒
子加速の効率を上るためには、パルスの電圧を高くして
立」ニリを短くする必要がある。[Problems to be Solved by the Invention] Incidentally, in order to increase the efficiency of particle acceleration by a high-frequency amplifier tube such as a klystron, it is necessary to increase the pulse voltage and shorten the pulse voltage.
出力電圧をさらに高くしたい場合、パルス形成線路の直
列化のみでは限度があり、スイッチング素子としてサイ
ラトロンを用いる場合は結局パルストランスを用いざる
を得なくなる。しかし、パルストランスを用いる方法に
は次のような問題点がある。If it is desired to further increase the output voltage, there is a limit to simply connecting the pulse forming lines in series, and if a thyratron is used as a switching element, a pulse transformer will eventually have to be used. However, the method using a pulse transformer has the following problems.
即ち、タライストロンのような高インピーダンスの負荷
に立」ニリの速いパルスを印加する場合、パルストラン
スの漂遊キャパシタンスのもつインピーダンスが負荷の
インピーダンスに対して無視できなくなり、トランスの
一次側に印加した波形をそのまま二次側に発生させるこ
とが極めて難しくなる。In other words, when applying a fast pulse to a high impedance load such as a Talistron, the impedance of the stray capacitance of the pulse transformer cannot be ignored relative to the impedance of the load, and the waveform applied to the primary side of the transformer changes. It becomes extremely difficult to generate this directly on the secondary side.
さらに、このようなパルス発生装置を高繰返しで使用し
ようとすると、サイラトロンの寿命の低さが問題となる
。即ち、一般にサイラトロンは108シヨツト程度の寿
命をもつが、例えば1000ppsという高繰返しで運
転する場合、30時間程度で交換を余儀なくされ装置全
体の長時間の連続運転が事実上不可能となる。Furthermore, when attempting to use such a pulse generator at high repetition rates, the short lifespan of the thyratron becomes a problem. That is, a thyratron generally has a lifespan of about 108 shots, but when operated at a high repetition rate of, for example, 1000 pps, it must be replaced after about 30 hours, making it virtually impossible to operate the entire device continuously for a long time.
一方、パルストランスを使用しないで、パルスの電圧を
高くし且つ立ち上がりを短くするため、ブルームライン
形のパルス形成線路を使用する場合には、次のような問
題点がある。On the other hand, when a Blumlein type pulse forming line is used to increase the voltage of the pulse and shorten the rise time without using a pulse transformer, the following problems arise.
即ち、従来のブルームライン形パルス形成線路において
は、パルス幅は線路の往復伝播時間で決るため、例えば
数100nsというパルス幅の広いパルスを得るために
は、管路長が数10mにも及ぶブルームライン線路が必
要となってしまう。That is, in the conventional Blumlein type pulse forming line, the pulse width is determined by the round trip propagation time of the line, so in order to obtain a pulse with a wide pulse width of several hundred ns, for example, a Blumlein line with a length of several tens of meters is necessary. A line will be required.
また、クライストロンの様な高インピーダンスの負荷と
ブルームライン線路のインピーダンスをマツチングさせ
るためには、ブルームライン線路の空洞部分の幅を非常
に大きくしなければならない。Furthermore, in order to match the impedance of the Blumlein line with a high impedance load such as a klystron, the width of the hollow portion of the Blumlein line must be made very large.
これらのことから、高い負荷インピーダンスに、幅の広
いパルス電圧を供給するためには、巨大なブルームライ
ン線路が必要になってしまい、実用上設置が極めて困難
となってしまう。For these reasons, in order to supply a wide pulse voltage to a high load impedance, a gigantic Blumlein line is required, making installation extremely difficult in practice.
本発明は、以−にの点に鑑みなされたもので、高電圧で
早い立ち上がりを持つパルス幅の長い矩形波パルスを、
高インピーダンス負荷に効率良く供給できる小形化され
たパルス発生装置を提供することを目的とする。The present invention has been made in view of the above points, and it is possible to generate a rectangular wave pulse with a high voltage, a fast rise, and a long pulse width.
It is an object of the present invention to provide a compact pulse generator that can efficiently supply a high impedance load.
[発明の構成]
(課題を解決するための手段)
上記の目的を達成するため、本発明のパルス発生装置は
、ブルームラインとスイッチング素子とを組合わせた矩
形波パルス発生装置において、ブルームライン線路とし
て、円筒状導体の内部に多重スパイラル線路を配置した
ことを構成上の特徴とする。[Structure of the Invention] (Means for Solving the Problem) In order to achieve the above object, the pulse generator of the present invention is a rectangular wave pulse generator that combines a Blumlein and a switching element. Its structural feature is that multiple spiral lines are arranged inside a cylindrical conductor.
(作用)
上記の様な構成を有する本発明においては、ブルームラ
インを構成する導体をスパイラル状にすることにより、
線路の円筒状導体の軸方向単位長当たりのインダクタン
スが増加し、大きな空洞部分がなくても出力端から見た
サージインピーダンスが大きくなる。また、円筒状導体
の管路長を長くしないでも、スパイラルに沿った全線路
長を長くできるため、全線路長の往復時間で決るパルス
幅を長くすることができる。(Function) In the present invention having the above configuration, by making the conductor forming the Blumlein into a spiral shape,
The inductance per unit length in the axial direction of the cylindrical conductor of the line increases, and the surge impedance seen from the output end increases even without a large hollow part. Furthermore, since the total line length along the spiral can be increased without increasing the length of the cylindrical conductor, the pulse width determined by the round trip time of the total line length can be increased.
(実施例)
以下、本発明の一実施例を第1図を参照して具体的に説
明する。(Example) An example of the present invention will be specifically described below with reference to FIG.
*実施例の構成
第1図の実施例において、スパイラル状の中心導体11
と同じくその外周にスパイラル状に配置された中間導体
12が、円筒状導体13内部に同心円状に配置され、こ
れら各導体によってブルームラインが形成されでいる。*Configuration of Example In the example shown in FIG. 1, the spiral center conductor 11
An intermediate conductor 12, which is similarly arranged in a spiral manner around the outer periphery, is arranged concentrically inside the cylindrical conductor 13, and a bloom line is formed by each of these conductors.
ここで、円筒状導体13が前記第3図に示した第1の導
体61に、中間導体12が第2の導体62に、中心導体
11が第3の導体63に相当している。即ち、ブルーム
ラインの入力端側では、スパイラル状の中間導体12は
抵抗16を介して充電電源17に接続され、中心導体1
1と中間導体12の間には、短絡用のスイッチ1.8が
設けられている。また、ブルームラインの出力端側では
、中心導体11と円筒状導体13との間に、矩形波パル
スを供給すべき負荷15が設けられている。Here, the cylindrical conductor 13 corresponds to the first conductor 61 shown in FIG. 3, the intermediate conductor 12 corresponds to the second conductor 62, and the center conductor 11 corresponds to the third conductor 63. That is, on the input end side of the Blumlein, the spiral intermediate conductor 12 is connected to the charging power source 17 via the resistor 16, and the central conductor 1
1 and the intermediate conductor 12 is provided with a short-circuit switch 1.8. Further, on the output end side of the Blumlein, a load 15 to supply a rectangular wave pulse is provided between the center conductor 11 and the cylindrical conductor 13.
この場合、スパイラル状の中心導体11と中間導体12
のターン間は、絶縁物14により絶縁されている。中心
導体11の巻き半径rl、中間導体12の巻き半径r2
、及び円筒状導体13の半径r3は、中心導体11と中
間導体12から成る平行平板分布定数線路のサージイン
ピーダンスと、中間導体12と円筒状導体13とから戊
る平行平板分布定数線路のサージインピーダンスが一致
する値となっている。また、スパイラル状の導体11.
12の円筒状導体13の軸方向単位長当たりの巻き数は
、中心導体11−と中間導体12から戊る伝播線路、及
び中間導体12と円筒状導体1.3から成る伝播線路の
、円筒状導体13の軸方向単位長サージインピーダンス
が、このブルームラインに接続された負荷15のインピ
ーダンスの1/2となるように調整されている。In this case, a spiral central conductor 11 and an intermediate conductor 12
The turns are insulated by an insulator 14. The winding radius rl of the central conductor 11, the winding radius r2 of the intermediate conductor 12
, and the radius r3 of the cylindrical conductor 13 are the surge impedance of the parallel plate distributed constant line consisting of the center conductor 11 and the intermediate conductor 12, and the surge impedance of the parallel plate distributed constant line formed from the intermediate conductor 12 and the cylindrical conductor 13. has a matching value. Moreover, the spiral conductor 11.
The number of turns per unit length in the axial direction of the 12 cylindrical conductors 13 is as follows: The axial unit length surge impedance of the conductor 13 is adjusted to be 1/2 of the impedance of the load 15 connected to this Blumlein.
さらに、円筒状導体13の長さDは、スパイラル状の中
心導体11及び中間導体12のスパイラルに沿った全長
を電気パルスが往復する時間が、負荷15に印加する矩
形波パルスのパルス幅となるように調整されている。Furthermore, the length D of the cylindrical conductor 13 is such that the time for the electric pulse to reciprocate along the entire length of the spiral central conductor 11 and intermediate conductor 12 becomes the pulse width of the rectangular wave pulse applied to the load 15. It has been adjusted as follows.
本実施例の作用
以上の様な構成を有する本実施例の作用は次の通りであ
る。Functions of this embodiment The functions of this embodiment having the above-described configuration are as follows.
先ず、充電電源17により充電された中間導体12をス
イッチ18を閉じることにより接地する。First, the intermediate conductor 12 charged by the charging power source 17 is grounded by closing the switch 18.
すると、中心導体11と中間導体12から構成される分
布定数線路を、スイッチ18の特性で決まる立ち」−が
りを持つステップ波が伝播して行く。Then, a step wave having a rising edge determined by the characteristics of the switch 18 propagates through the distributed constant line composed of the center conductor 11 and the intermediate conductor 12.
このステップ波がブルームラインの出力端に達した時、
負荷15にステップ状の電圧が印加される。When this step wave reaches the output end of the Blumlein,
A step voltage is applied to the load 15.
このステップ波が出力端で分波して入力端側へ再び伝播
して戻り、ここでもう−度反射して出力端へ到達した時
、負荷15に印加された立ち」二かり電圧はOVとなる
。この結果、負荷15にはスパイラル状の中心導体11
及び中間導体12のスパイラルに沿った往復時間のパル
ス幅を持つ矩形波が印加される。When this step wave is split at the output end, propagates again to the input end, and is reflected once again and reaches the output end, the voltage applied to the load 15 becomes OV. Become. As a result, the load 15 has a spiral center conductor 11
A rectangular wave having a pulse width corresponding to the round trip time along the spiral of the intermediate conductor 12 is applied.
なお、この時、出力端から円筒状導体13に収納された
ブルームライン線路のインピーダンスを見た場合、工1
荷15とマツチングするためには、中心導体11と中間
導体12から成る伝播線路及び中間導体12と円筒状導
体13から成る伝播線路の円筒状導体軸方向単位長当た
りのサージインピーダンスが、それぞれ負荷15の1/
2となっていれば良いので、前記の様にスパイラルの単
位長当たりの巻き数を調整することにより、線路のイン
ダクタンスを変えて達成することができる。At this time, when looking at the impedance of the Blumlein line housed in the cylindrical conductor 13 from the output end,
In order to match the load 15, the surge impedance per unit length in the axial direction of the cylindrical conductor of the propagation line consisting of the center conductor 11 and the intermediate conductor 12 and the propagation line consisting of the intermediate conductor 12 and the cylindrical conductor 13 must be equal to the load 15, respectively. 1/
2, it is possible to achieve this by changing the inductance of the line by adjusting the number of turns per unit length of the spiral as described above.
以」二の様に、本実施例によれば、次の様な効果が得ら
れる。As described below, according to this embodiment, the following effects can be obtained.
■ブルームライン線路をスパイラル状導体を用いて構成
するので、広いパルス幅の矩形波を発生ずるとき、従来
の手段に比べて、著しく短いブルームライン線路で済む
。- Since the Blumlein line is constructed using a spiral conductor, when generating a rectangular wave with a wide pulse width, a significantly shorter Blumlein line is required compared to conventional means.
■ブルームライン線路のサージインピーダンスをスパイ
ラルの巻き数で調整することができるので、従来の手段
に比較し、著しく小さい形状で、高インピーダンスエ1
荷とマツチングを取ることができる。■Since the surge impedance of the Blumlein line can be adjusted by the number of turns of the spiral, it is possible to adjust the surge impedance of the high impedance line with a significantly smaller shape compared to conventional means.
It can be matched with loads.
(他の実施例)
前記実施例は、2重同心スパイラル導体を円筒状導体内
部に収納した構造であるが、本発明は、上記の実施例に
限定されるものではなく、スパイラル導体を2重以上の
多重に構成することもできる。(Other Examples) Although the above embodiment has a structure in which a double concentric spiral conductor is housed inside a cylindrical conductor, the present invention is not limited to the above embodiment. It is also possible to have a multiplex configuration.
また、スパイラルの構造も円筒に限らず、角筒状でも楕
円形でも、分布定数線路を構成する形状なら、他の形状
でも良い。Further, the spiral structure is not limited to a cylinder, but may be a rectangular cylinder, an ellipse, or any other shape as long as it constitutes a distributed constant line.
また、スパイラルは、平面−に絶縁距離がなくても、絶
縁物を介して重ね巻きにしても良い。Moreover, even if there is no insulating distance in the plane, the spiral may be wound in layers with an insulating material interposed therebetween.
[発明の効果]
以上の様に、本発明によれば、ブルームラインの円筒状
導体内部に収納する中心導体及び中間導体をスパイラル
状の導体から構成するという極めて簡単な手段により、
円筒状導体の管路長を長くすることなく、高インピーダ
ンス負荷とマツチングしたパルス幅の広い矩形波を発生
し得るパルス発生装置を得ることができる。[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, the central conductor and the intermediate conductor housed inside the cylindrical Blumlein conductor are constructed from spiral conductors, which is extremely simple.
It is possible to obtain a pulse generator capable of generating a rectangular wave with a wide pulse width that matches a high impedance load without increasing the length of the cylindrical conductor.
第1図は本発明のパルス発生装置の一実施例を示す部分
切断斜視図、第2図は従来のパルス発生装置の一例を示
す回路図、第3図は従来のブルームラインを用いた矩形
波パルス発生装置回路を示す回路図である。
1・・・充電電源、2・・・パルス形成線路、3・・・
サイラトロン、4・・・パルストランス、5・・・負荷
、6・・・ブルームライン、61・・・第1の導体、6
2・・・第2の導体、63・・・第3の導体、11・・
・中心導体、12・・・中間導体、13・・・円筒状導
体、14・・・絶縁物、15・・・負荷、16・・・抵
抗、17・・・充電電源、181
・・・スイッチング素子。
2Fig. 1 is a partially cutaway perspective view showing an embodiment of the pulse generator of the present invention, Fig. 2 is a circuit diagram showing an example of a conventional pulse generator, and Fig. 3 is a rectangular waveform using a conventional Blumlein. FIG. 2 is a circuit diagram showing a pulse generator circuit. 1... Charging power supply, 2... Pulse forming line, 3...
Thyratron, 4... Pulse transformer, 5... Load, 6... Blumlein, 61... First conductor, 6
2...Second conductor, 63...Third conductor, 11...
- Center conductor, 12... Intermediate conductor, 13... Cylindrical conductor, 14... Insulator, 15... Load, 16... Resistor, 17... Charging power source, 181... Switching element. 2
Claims (1)
素子を備え、このブルームラインに接続された負荷に対
して矩形波パルスを発生させるパルス発生装置において
、 ブルームラインとして、円筒状導体内部に多重スパイラ
ル巻線を配置した線路を用いることを特徴とするパルス
発生装置。(1) In a pulse generator that includes a Blumlein connected to a power source and a switching element and generates a rectangular wave pulse to a load connected to the Blumlein, the Blumlein is a multi-spiral winding inside a cylindrical conductor. A pulse generator characterized by using a track on which lines are arranged.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1324429A JP2714197B2 (en) | 1989-12-14 | 1989-12-14 | Pulse generator |
Applications Claiming Priority (1)
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JP1324429A JP2714197B2 (en) | 1989-12-14 | 1989-12-14 | Pulse generator |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPH03185912A true JPH03185912A (en) | 1991-08-13 |
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JP (1) | JP2714197B2 (en) |
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1989
- 1989-12-14 JP JP1324429A patent/JP2714197B2/en not_active Expired - Fee Related
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JP2714197B2 (en) | 1998-02-16 |
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