JPH04326809A - Pulse generator - Google Patents

Pulse generator

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Publication number
JPH04326809A
JPH04326809A JP9753091A JP9753091A JPH04326809A JP H04326809 A JPH04326809 A JP H04326809A JP 9753091 A JP9753091 A JP 9753091A JP 9753091 A JP9753091 A JP 9753091A JP H04326809 A JPH04326809 A JP H04326809A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
conductor
line
pulse generator
pulse
spiral
Prior art date
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Pending
Application number
JP9753091A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kenichi Nojima
健一 野嶋
Shigeru Mogi
茂木 茂
Tsuneji Teranishi
常治 寺西
Hiroshi Murase
洋 村瀬
Iwao Oshima
巖 大島
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP9753091A priority Critical patent/JPH04326809A/en
Publication of JPH04326809A publication Critical patent/JPH04326809A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To present a high-voltage pulse generator with high insulation reliability which can supply a rectangular wave pulse with a fast rise speed and a wide pulse width. CONSTITUTION:A bloom line 7 is composed of multiple spiral lines 72 and 73 arranged in a conductor cylinder 71 and by using this bloom line 7 and a switching element 5, the pulse generator is constituted. The thickness of a conductor constituting the end parts of the spiral lines 72 and 73 is made thicker than that of a conductor at the central parts of the spiral lines. As the result of thickening the conductor, there is no sharp edge part and an electric field is lowered at the end parts of the spiral lines. Therefore, no insulation destruction is generated even when the high voltage is impressed.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

【0001】[発明の目的][Object of the invention]

【0002】0002

【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。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a pulse generator for supplying high-voltage rectangular wave pulses to electron guns, klystrons, and the like.

【0003】0003

【従来の技術】従来から、高電圧のパルス発生装置とし
ては、キャパシタンス素子とインダクタンス素子及びサ
イラトロンとを組み合わせた矩形波パルス発生装置が使
用されることが多かった。図3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、充電電源1によってパルス発生回路2を一定電圧
に充電しておき、次にサイラトロン3をオンすることに
よって、矩形波パルスを負荷5に発生させることができ
る。
2. Description of the Related Art Conventionally, a rectangular wave pulse generator that combines a capacitance element, an inductance element, and a thyratron has often been used as a high voltage pulse generator. FIG. 3 is an example of a rectangular wave pulse generator using a thyratron. In this device, a rectangular wave pulse can be generated in a load 5 by charging a pulse generating circuit 2 to a constant voltage using a charging power source 1 and then turning on a thyratron 3.

【0004】この場合、サイラトロン3の耐電圧は通常
数10kVであり、それ以上の電圧を発生させる場合は
、図3のようにパルストランス4を用いて昇圧する。 パルス形成回路2を用いた場合、回路のインピーダンス
は負荷5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時側で充電電圧の1/
2になる。
In this case, the withstand voltage of the thyratron 3 is usually several tens of kV, and if a voltage higher than that is to be generated, a pulse transformer 4 is used to boost the voltage as shown in FIG. When using the pulse forming circuit 2, the impedance of the circuit needs to be equal to the impedance of the load 5, and the output voltage is 1/1 of the charging voltage on the temporary side of the pulse transformer.
It becomes 2.

【0005】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
ン形などのパルス形成線路を直列化する方法がある。図
4は、ブルームライン6を使用した矩形波パルス発生装
置を示すもので、この装置ではスイッチング素子として
サイラトロン3を用いている。この様なブルームライン
を使用した場合、第1の導体61と第2の導体62との
間のサージインピーダンスをZ1 、第2の導体62と
第3の導体63との間のサージインピーダンスをZ2 
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。
In order to increase the output voltage to a high voltage, there is a method other than using a pulse transformer, in which pulse forming lines such as Blumlein type and stack line type are connected in series. FIG. 4 shows a rectangular wave pulse generator using Blumlein 6, and this device uses thyratron 3 as a switching element. When such a Blumlein is used, the surge impedance between the first conductor 61 and the second conductor 62 is Z1, and the surge impedance between the second conductor 62 and the third conductor 63 is Z2.
and when the impedance of load 5 is R, R/2
If =Z1 =Z2, a rectangular wave pulse with a voltage equal to the charging voltage is obtained as the output.

【0006】[0006]

【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げる
ためには、パルスの電圧を高くして立ち上がりを速くし
、更に矩形波のフラットネスを良くする必要がある。
[Problem to be solved by the invention] By the way, in order to increase the efficiency of particle acceleration using a high-frequency amplifier tube such as a klystron, it is necessary to increase the voltage of the pulse to speed up the rise and further improve the flatness of the rectangular wave. There is.

【0007】しかしながら、パルスの発生電圧を高くし
、かつ、立ち上がり時間を短くするために、上記のよう
なブルームライン形のパルス形成線路を使用した場合に
は、次のような問題点があった。
However, when the above-mentioned Blumlein type pulse forming line is used in order to increase the pulse generation voltage and shorten the rise time, there are the following problems. .

【0008】すなわち、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搬時間で
決まるため、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、線路長が数10mにも及ぶブル
ームライン線路が必要となる。また、クライストロンの
よう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ッ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。これらのことから、高インピーダンスの負荷に
、幅の広いパルス電圧を供給することは、巨大なブルー
ムライン線路が必要となり、実用上設置が極めて困難と
なる。
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, the line length must be several tens of meters. The Blumlein line will be needed. 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 extremely large. For these reasons, supplying a wide pulse voltage to a high impedance load requires a huge Blumlein line, which is extremely difficult to install in practice.

【0009】この問題を解決する装置の一つとして、図
5に示すように、ブルームライン線路7を、導体円筒と
この中に設置された2重スパイラル導体とによって構成
するものがある。すなわち、この装置では、図3の回路
の第1の導体61が導体円筒71、第2の導体62が中
間スパイラル導体72、第3の導体63が中心スパイラ
ル導体73によって構成されている。なお、中間スパイ
ラル導体72と中心スパイラル導体73との間には、ス
イッチング素子3が設けられている。この装置によれば
、線路のサージインピーダンスが大きくなり、比較的小
さな形状の線路で負荷とのマッチングをとることができ
る。
As one device for solving this problem, as shown in FIG. 5, there is a device in which the Blumlein line 7 is composed of a conductor cylinder and a double spiral conductor installed inside the cylinder. That is, in this device, the first conductor 61 of the circuit shown in FIG. Note that the switching element 3 is provided between the intermediate spiral conductor 72 and the center spiral conductor 73. According to this device, the surge impedance of the line increases, and it is possible to match the load with a relatively small line.

【0010】しかし、この装置では、スパイラル導体の
両端部74は、導体のエッジ部が露出し、しかもそのエ
ッジ部が角張っているので、電界が高くなりやすい。そ
のため、この部分の電界の大きさによっては円筒導体内
に充電される絶縁媒体の絶縁破壊を起こしやすい問題が
あった。
However, in this device, the edges of the spiral conductor are exposed at both ends 74, and the edges are angular, so that the electric field tends to be high. Therefore, depending on the magnitude of the electric field in this portion, there is a problem that dielectric breakdown of the insulating medium charged inside the cylindrical conductor is likely to occur.

【0011】この両端部74の電界を低くする目的で、
シールド電極のようなパルス発生回路と無関係な導体を
取り付けると、その導体の持つ漂遊キャパシタンスの影
響によって出力波形が歪んでしまう。そのため、シール
ド電極を取り付けることができず、高い電圧のパルスを
発生させる場合、絶縁を維持することが困難であった。
[0011] In order to lower the electric field at both ends 74,
If a conductor unrelated to the pulse generation circuit is attached, such as a shield electrode, the output waveform will be distorted by the stray capacitance of that conductor. Therefore, it was not possible to attach a shield electrode, and it was difficult to maintain insulation when generating high voltage pulses.

【0012】本発明は、上記のような従来技術の問題点
を解決するために提案されたものである。即ち、本発明
の目的は、高電圧で立ち上がり時間が速く、かつパルス
幅が広い矩形波パルスを供給することができる、絶縁信
頼性の高いパルス発生装置を提供することにある。
The present invention has been proposed to solve the problems of the prior art as described above. That is, an object of the present invention is to provide a pulse generator with high insulation reliability, which can supply a rectangular wave pulse with a high voltage, a fast rise time, and a wide pulse width.

【0013】[発明の構成][Configuration of the invention]

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの手段として、本発明は、充電電源に接続されたブル
ームライン線路とスイッチング素子とを備え、このブル
ームライン線路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、前記ブルームラ
イン線路を、導体円筒内に配置した多重スパイラル線路
によって構成し、このスパイラル線路の端部を構成する
導体の太さを、前記スパイラル線路の中央部の導体の太
さよりも太くしたことを特徴とする。
[Means for Solving the Problems] As a means for achieving the above object, the present invention includes a Blumlein line connected to a charging power source and a switching element, and a load connected to the Blumlein line. On the other hand, in a pulse generator that generates a rectangular wave pulse, the Blumlein line is constituted by a multiple spiral line arranged in a conductor cylinder, and the thickness of the conductor constituting the end of the spiral line is determined by the thickness of the conductor forming the end of the spiral line. It is characterized by being thicker than the thickness of the conductor in the center of the.

【0015】[0015]

【作用】上記のような構成を有する本発明のパルス発生
装置においては、導体を太くした結果、角張ったエッジ
部がなくなり、スパイラル線路端部での電界が低くなっ
て、高電圧を印加しても絶縁破壊が生じない。
[Function] In the pulse generator of the present invention having the above configuration, as a result of making the conductor thicker, the angular edge portion is eliminated, the electric field at the end of the spiral line is lowered, and a high voltage can be applied. Also, no dielectric breakdown occurs.

【0016】[0016]

【実施例】以下、本発明の一実施例を図1及び図2によ
り具体的に説明する。なお、図3ないし図5に示した従
来技術と同一の部材には同一の符号を付し、説明は省略
する。
[Embodiment] An embodiment of the present invention will be explained in detail below with reference to FIGS. 1 and 2. Note that the same members as in the prior art shown in FIGS. 3 to 5 are denoted by the same reference numerals, and explanations thereof will be omitted.

【0017】本実施例においては、図1に示すように、
絶縁物8の上に巻回されたスパイラル状の中心導体71
と中間導体72とが、導体円筒73の内部に配設されて
、2重スパイラルのブルームライン線路7が形成されて
いる。また、スパイラル状の中心導体71と中間導体7
2とは、図2の拡大図に示すように、線路の入力端と出
力端の導体9の太さが、途中部分での導体10の太さよ
りも太くなるように構成されている。
In this embodiment, as shown in FIG.
Spiral-shaped central conductor 71 wound on insulator 8
and an intermediate conductor 72 are arranged inside the conductor cylinder 73 to form a double spiral Blumlein line 7. In addition, a spiral center conductor 71 and an intermediate conductor 7
2, as shown in the enlarged view of FIG. 2, the conductor 9 at the input end and the output end of the line is configured to be thicker than the conductor 10 in the middle.

【0018】このような構成を有する本実施例のパルス
発生装置では、抵抗2を介して充電電源1によって充電
された中間導体72を、スイッチング素子5を閉じるこ
とによって接地する。すると、導体円筒71と中間導体
72とから構成される分布定数線路へ、前記スイッチン
グ素子3の特性で決まる立ち上がり時間を持つステップ
波が入力される。このステップ波が、2重スパイラル線
路内を往復搬することによって、負荷4に矩形波電圧が
印加される。
In the pulse generator of this embodiment having such a configuration, the intermediate conductor 72 charged by the charging power source 1 via the resistor 2 is grounded by closing the switching element 5. Then, a step wave having a rise time determined by the characteristics of the switching element 3 is input to the distributed constant line composed of the conductor cylinder 71 and the intermediate conductor 72. A rectangular wave voltage is applied to the load 4 by this step wave reciprocating within the double spiral line.

【0019】この時、スパイラル導体の入力端と出力端
74では、導体9の太さが途中の導体10の太さよりも
大きく構成されているので、導体9の周囲に鋭いエッジ
部がなく、その部分の電界が低く押さえられる。従って
、絶縁破壊を招じることがない。また、端部74の電界
を低くするために、シールド電極のようなパルスを発生
する回路と無関係な電極を使用していないため、出力波
形の変歪もない。
At this time, at the input end and output end 74 of the spiral conductor, the thickness of the conductor 9 is configured to be larger than the thickness of the conductor 10 in the middle, so there is no sharp edge around the conductor 9, and the conductor 9 has no sharp edges. The electric field in the area can be kept low. Therefore, no dielectric breakdown occurs. Further, in order to lower the electric field at the end portion 74, no electrode unrelated to the circuit that generates pulses, such as a shield electrode, is used, so there is no distortion in the output waveform.

【0020】なお、本発明は、上記の実施例に限定され
るものではなく、スパイラル線路端部の導体として、線
路の途中部分と同じ太さの導体の周囲に絶縁物を厚く巻
き、その上に薄い導体を巻き付けることで、途中の導体
よりも太くしたものを使用しても良い。
It should be noted that the present invention is not limited to the above-mentioned embodiments, but as a conductor at the end of a spiral line, an insulator is wrapped thickly around a conductor having the same thickness as the middle part of the line, and then You may also use a thin conductor that is thicker than the intermediate conductor by wrapping it around the conductor.

【0021】[0021]

【発明の効果】以上の通り、本発明によれば、ブルーム
ラインを構成するスパイラル導体の端部の導体を途中の
導体よりも太くするという簡単な手段により、絶縁信頼
性に優れ、高電圧で立上がりが速く、かつ、パルス幅が
広い矩形波パルスを供給することのできるパルス発生装
置を提供することができる。
[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, by simply making the conductor at the end of the spiral conductor constituting the Blumlein thicker than the conductor in the middle, excellent insulation reliability is achieved and high voltage is achieved. It is possible to provide a pulse generator that can supply a rectangular wave pulse that rises quickly and has a wide pulse width.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

【図1】本発明のパルス発生装置の一実施例を示す斜視
図。
FIG. 1 is a perspective view showing an embodiment of a pulse generator of the present invention.

【図2】図1の実施例の導体端部の拡大側面図。FIG. 2 is an enlarged side view of the conductor end of the embodiment of FIG. 1;

【図3】サイラトロンを使用した従来のパルス発生装置
の回路図。
FIG. 3 is a circuit diagram of a conventional pulse generator using a thyratron.

【図4】ブルームラインを使用したパルス発生装置の回
路図。
FIG. 4 is a circuit diagram of a pulse generator using Blumlein.

【図5】図4のパルス発生装置の従来の構成を示す斜視
図。
FIG. 5 is a perspective view showing the conventional configuration of the pulse generator shown in FIG. 4;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…充電電源 3…スイッチング素子 4…パルストランス 5…負荷 6,7…ブルームライン 71…導体円筒 72…中間スパイラル導体 73…中心スパイラル導体 8…絶縁物 9…端部の導体 10…途中の導体 1...Charging power source 3...Switching element 4...Pulse transformer 5...Load 6,7...Blumlein 71...Conductor cylinder 72...Middle spiral conductor 73...Center spiral conductor 8...Insulator 9... End conductor 10... Conductor in the middle

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】充電電源に接続されたブルームライン線路
とスイッチング素子とを備え、このブルームライン線路
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、前記ブルームライン線路を、導
体円筒内に配置した多重スパイラル線路によって構成し
、このスパイラル線路の端部を構成する導体の太さを、
前記スパイラル線路の中央部の導体の太さよりも太くし
たことを特徴とするパルス発生装置。
1. A pulse generator comprising a Blumlein line connected to a charging power supply and a switching element, and generating a rectangular wave pulse to a load connected to the Blumlein line, wherein the Blumlein line is It is composed of multiple spiral lines placed inside a conductor cylinder, and the thickness of the conductor that makes up the end of this spiral line is
A pulse generator characterized in that the thickness of the conductor is greater than that of the conductor at the center of the spiral line.
JP9753091A 1991-04-26 1991-04-26 Pulse generator Pending JPH04326809A (en)

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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5244697A (en) * 1975-10-04 1977-04-07 Susumu Iida Automatic vending machine
JPS6096180A (en) * 1983-10-29 1985-05-29 Nichicon Capacitor Ltd Waveform forming line

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