RU2233538C1 - Генератор высоковольтных импульсов наносекундной длительности - Google Patents
Генератор высоковольтных импульсов наносекундной длительности Download PDFInfo
- Publication number
- RU2233538C1 RU2233538C1 RU2003117314/09A RU2003117314A RU2233538C1 RU 2233538 C1 RU2233538 C1 RU 2233538C1 RU 2003117314/09 A RU2003117314/09 A RU 2003117314/09A RU 2003117314 A RU2003117314 A RU 2003117314A RU 2233538 C1 RU2233538 C1 RU 2233538C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- load
- nanosecond
- voltage
- pulse generator
- voltage pulse
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Generation Of Surge Voltage And Current (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области сильноточной высоковольтной электроники и может использоваться, например, для накачки лазеров на самоограниченных переходах. Достигаемый технический результат - получение высоковольтных импульсов наносекундной длительности с частотой следования до 20 кГц и стабильными параметрами. Генератор высоковольтных импульсов наносекундной длительности состоит из модулятора с полным разрядом накопителя энергии, в качестве которого используется водородный тиратрон, и длинной обостряющей газоразрядной трубки, помещенной в металлический экран и образующей с экраном коаксиальную систему с волновым сопротивлением, равным сопротивлению нагрузки, при этом упомянутая трубка включена между накопителем энергии и нагрузкой. 2 ил.
Description
Изобретение относится к области сильноточной высоковольтной электроники, в частности к генерированию импульсов большой мощности наносекундной длительности, например, для накачки лазеров на самоограниченных переходах, для увеличения разрешающей способности радиолокационных систем и т.п.
Формирование высоковольтных импульсов наносекундной длительности является сложной технической задачей. В настоящее время сложились два основных направления генерирования подобных импульсов с использованием:
- генераторов на ударных магнитных линиях [1];
- генераторов на газоразрядных приборах [2, 3].
В первом случае используется эффект магнитного сжатия энергии в трансформаторах, выполненных на ферритовых кольцах. Подобные генераторы обладают высокой стабильностью выходных параметров, но низкой частотой повторения импульсов (до 200 Гц), что связанно с большим временем перемагничивания феррита. Подобные системы обладают значительными массогабаритными размерами.
Во втором случае используется передача накопленной энергии через газоразрядный прибор в нагрузку. Для получения импульсов наносекундной длительности с передним фронтом до 5 нс в качестве коммутирующих приборов, в подавляющем большинстве случаев, используются управляемые или неуправляемые разрядники высокого и среднего давления, приборы псевдоискрового разряда. Импульсы, получаемые в подобных системах, обладают невысокой стабильностью и низкой частотой повторения, что связанно с процессами, протекающими в плазме газового разряда. Кроме того, в подобных системах невозможно достигнуть хорошего согласования генератора с нагрузкой, что приводит к снижению КПД и дополнительной нагрузки на генератор.
Известны устройства, в которых формирование высоковольтных импульсов наносекундной длительности осуществляется с помощью волны ионизации [4]. При перемещении от одного электрода к другому во фронте волны ионизации происходит обострение градиента потенциала, что позволяет получать на выходе системы импульсы с обостренным передним фронтом. Однако непременным условием такого обострения выходного импульса является приложение к одному из электродов импульсного напряжения с амплитудой десятки и сотни киловольт и высокой скоростью нарастания напряжения во фронте, что ставит серьезные проблемы формирования подобных импульсов.
Техническая задача состоит в получении высоковольтных импульсов наносекундной длительности с частотой следования до 20 кГц и стабильными параметрами.
Технический результат достигается за счет предварительного формирования импульса напряжения в схеме модулятора с полным разрядом накопителя энергии, в качестве ключа в котором используется тиратрон, и дальнейшим обострением переднего фронта импульса в длинной обостряющей газоразрядной трубке, помещенной в металлический экран. Обязательным условием достижения технического результата является согласование сопротивления нагрузки с волновым сопротивлением коаксиальной системы металлический экран - длинная обостряющая газоразрядная трубка.
Известно, что волны ионизации обостряют выходной импульс [4], причем существуют так называемые медленные и быстрые волны ионизации, скорость распространения которых может достигать 1/3 скорости света в вакууме. Чем выше амплитуда прикладываемого напряжения и скорость его нарастания, тем больше скорость распространения волны ионизации и более сильное обострение выходного импульса.
Модуляторы, в которых в качестве ключа используются тиратроны, обеспечивают импульсы с длительностью переднего фронта, лежащей в диапазоне 15-100 нс. Подача такого импульса на один из электродов длинной трубки приводит к образованию медленных волн ионизации с незначительным обострением выходного импульса.
Для более сильного обострения выходного импульса предлагается поместить длинную обостряющую трубку в металлический экран, который вместе с длинной трубкой образует коаксиальную систему с волновым сопротивлением, равным сопротивлению нагрузки.
Проведенные исследования [5] показали, что максимальное обострение импульса напряжения происходит на расстоянии не менее 6 диаметров трубки, а максимальная скорость распространения волны и минимальные потери мощности - при давлении газа в трубке, соответствующем минимуму напряжения возникновения разряда на постоянном токе. Этот критерий и условие согласования длинной обостряющей трубки с нагрузкой позволяют определить геометрические размеры и давление наполняющего газа в обострителе импульсов.
Структурная схема генератора наносекундных импульсов и временные диаграммы, поясняющие его работу, приведены на фиг.1 и фиг.2.
Тиратрон 1 (фиг.1) включен в схему линейного модулятора с полным разрядом накопителя энергии. Для заряда накопителя энергии 2 используется источник высоковольтного напряжения 3 и зарядный диод VD1. Запуск тиратрона осуществляется от подмодулятора 4. Параллельно зарядному диоду подключены длинная обостряющая газоразрядная трубка 5 (в эксперименте диаметром 30 мм и длинной 400 мм с межэлектродным расстоянием 360 мм) и нагрузка R. В качестве рабочей среды использовался аргон с давлением в объеме 500 Па. Для согласования с нагрузкой R разрядная трубка помещается в металлический экран 6.
Использование предлагаемого генератора высоковольтных наносекундных импульсов обеспечивает по сравнению с существующими устройствами:
- более быстрое подключение нагрузки к источнику питания и, как следствие, увеличение КПД,
- увеличение частоты следования импульсов,
- уменьшение нестабильности временных характеристик.
Литература
1. Катаев И.Г. Ударные электромагнитные волны. М.: Сов. радио. 1968. 151 с.
2. Киселев Ю.В., Черепанов В.П. Искровые разрядники. М.: Сов. радио. 1976. 70 с.
3. Ворончев Т.А. Импульсные тиратроны. М.: Сов. радио. 1958. 164 с.
4. Лагарьков А.Н., Руткевич И.М. Волны электрического пробоя в ограниченной плазме. М.: Наука, 1989. с.131.
5. Юдаев Ю.А. Волны ионизации и их использование для управления быстродействующими газоразрядными коммутаторами: Автореф. дис ... канд. техн. наук. Рязань: РГРТА. 1994. 16 с.
Claims (1)
- Генератор высоковольтных импульсов наносекундной длительности, состоящий из модулятора с полным разрядом накопителя энергии, в качестве ключевого элемента в котором используется водородный тиратрон, и длинной обостряющей газоразрядной трубки, помещенной в металлический экран и образующей с экраном коаксиальную систему с волновым сопротивлением, равным сопротивлению нагрузки, подключенной параллельно зарядному диоду и нагрузке, отличающийся тем, что длинная обостряющая трубка включена между накопителем энергии и нагрузкой.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2003117314/09A RU2233538C1 (ru) | 2003-06-09 | 2003-06-09 | Генератор высоковольтных импульсов наносекундной длительности |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2003117314/09A RU2233538C1 (ru) | 2003-06-09 | 2003-06-09 | Генератор высоковольтных импульсов наносекундной длительности |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2233538C1 true RU2233538C1 (ru) | 2004-07-27 |
RU2003117314A RU2003117314A (ru) | 2004-12-20 |
Family
ID=33414549
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2003117314/09A RU2233538C1 (ru) | 2003-06-09 | 2003-06-09 | Генератор высоковольтных импульсов наносекундной длительности |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2233538C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU185671U1 (ru) * | 2018-10-09 | 2018-12-13 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт оптики атмосферы им. В.Е. Зуева Сибирского отделения Российской академии наук (ИОА СО РАН) | Высоковольтный модулятор |
-
2003
- 2003-06-09 RU RU2003117314/09A patent/RU2233538C1/ru not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
ЛАГАРЬКОВ А.Н., РУТКЕВИЧ И.М. Волны электрического пробоя в ограниченной плазме. - М.: Наука, 1989, с.131, 154, 155, 167, 176. КУЗЕЛЕВ М.В., РУХАДЗЕ А.А., СТРЕЛКОВ П.С. Плазменная релятивистская СВЧ-электроника. - М.: Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2002, с.481, 482, 493, 517, 521, 525. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU185671U1 (ru) * | 2018-10-09 | 2018-12-13 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт оптики атмосферы им. В.Е. Зуева Сибирского отделения Российской академии наук (ИОА СО РАН) | Высоковольтный модулятор |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US2405069A (en) | Pulse generating system | |
US5302881A (en) | High energy cathode device with elongated operating cycle time | |
US2469977A (en) | Pulser circuit | |
CN112582884B (zh) | 一种基于低工作系数低抖动触发的气体开关结构 | |
Korovin et al. | High-current nanosecond pulse-periodic electron accelerators utilizing a Tesla transformer | |
RU134697U1 (ru) | Генератор высокочастотного излучения на основе разряда с полым катодом | |
CN111431509B (zh) | 一种基于漂移阶跃恢复二极管的重频纳秒脉冲产生电路 | |
Rao et al. | A novel all solid-state sub-microsecond pulse generator for dielectric barrier discharges | |
Shao et al. | Dielectric-barrier discharge excitated by repetitive nanosecond pulses in air at atmospheric pressure | |
US2429471A (en) | Pulse generating circuit | |
US2470550A (en) | Pulse producing apparatus | |
RU2233538C1 (ru) | Генератор высоковольтных импульсов наносекундной длительности | |
Decker et al. | Experiments solving the polarity riddle of the plasma focus | |
Yalandin et al. | A picosecond-jitter electron-beam-triggered high-voltage gas spark gap | |
US3207947A (en) | Triggered spark gap | |
RU2624000C2 (ru) | Генератор высокочастотного излучения на основе разряда с полым катодом | |
RU178906U1 (ru) | Генератор высокочастотных импульсов на основе разряда с полым катодом | |
RU2462783C1 (ru) | Генератор высокочастотного излучения на основе разряда с полым катодом | |
RU2818963C1 (ru) | Автономный генератор мощных импульсов свч колебаний | |
RU145556U1 (ru) | Генератор высокочастотного излучения на основе разряда с полым катодом | |
Bokhan et al. | Generation of High-Voltage Pulses with a Picosecond Front in a Cascade Kivotron Connection | |
RU2646845C2 (ru) | Устройство формирования импульса сильноточного ускорителя электронов | |
RU2292112C1 (ru) | Устройство для формирования субнаносекундных импульсов | |
CN114301432B (zh) | 一种高能量效率的宽带电磁脉冲产生系统 | |
Bokhan et al. | Switching Properties of Eptron—the Nanosecond Sharpener Based on the Combination of Open and Capillary Discharges |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20050610 |