Claims (2)
Изобретение относитс к области высоковольтной импульсной техники и может быть использовано дл питани ускорителей зар женных частиц и рел тивистских СВЧ-приборов. Известен генератор высоковольтных импульсов на двойной линии Блюмл йна позвол ющий получать на согласованно нагрузке пр моугольные импульсы с высоким КПД и амплитудой равной ампл туде зар дного напр жени 1 . Однако при работе на несогласованную нагрузку, в частности, когда сопротивление нагрузки значительно больше волнового сопротивлени линии , импульс на нагрузке имеет ступе чатую форму и КПД передачи энергии в нагрузку при заданной длительности импульса весьма мал. Наиболее близким техническим решением к данному изобретению вл етс генератор пр моугольных импульсов содержащий два источника зар дного напр жени разной пол рности, два за р дных сопротивлени , три формирующих линии одинаковой электрической длины с равными волновыми сопротивлени ми, коммутирующий элемент и нагрузку, сопротивление которой равно волновому сопротивлению формирующих линий, и позвол ющий получать на такой нагрузке импульсы напр жени удвоенной амплитуды при высоком КПД передачи энергии в нагрузку The invention relates to the field of high-voltage pulsed technology and can be used to power accelerators of charged particles and relativistic microwave devices. A high voltage pulse generator on the double Blumline line is known, which makes it possible to obtain rectangular pulses with a high efficiency and amplitude equal to the amplitude of the charging voltage 1 at a consistent load. However, when operating on an unmatched load, in particular, when the load impedance is significantly greater than the line impedance, the pulse at the load has a step form and the efficiency of energy transfer to the load for a given pulse duration is very small. The closest technical solution to this invention is a square pulse generator containing two sources of charging voltage of different polarity, two for a series of resistances, three forming lines of the same electrical length with equal wave resistances, a switching element and a load whose resistance is impedance of the forming lines, and allowing to receive impulses of double amplitude voltage at such a load with high efficiency of energy transfer to the load
2. Недостатки такого генератора следующие . Лини , к одному из концов которой подключен коммутирующий элемент, зар жаетс до напр жени равного удвоенному зар дному, что создает трудности при построении генератора на высокие импульсные напр жени 0,5 1 MB. При работе на несогласованную нагрузку импульс напр жени также имеет ступенчатую форму, что ухудшает КПД передачи энергии в нагрузку . Зачастую нагрузки генераторов высоковольтных импульсов, в частности 39 СВЧ-приборы, вл ютс нелинейными, т.е.- величина нагрузки в течение вре мени импульса может мен тьс в широких пределах.. При использовании СВЧ-приборов в энергетике весьма важ но получение высокого КПД передачи электрической энергии источника пита ни в услови х работы с нелинейной нагрузкой. В некоторых случа х удобн построение накоп,ительных элементов генераторов пр моугольных импульсов в виде линий с волновым сопротивлением меньшим, чем сопротивление нагрузки . Цель изобретени - расширение фун циональных возможностей путем получени на несогласованной, в частност переменной во времени, нагрузке высо ковольтных пр моугольных импульсов у военной амплитуды относительно зар д ного напр жени при напр жении на формирующих лини х равном зар дному и,сохранении высокого КПД передачи энергии в нагрузку. Указанна цель достигаетс тем, что в генераторе высоковольтных пр моугольных импульсов, содержащем две формирующие линии одинаковой электрической дли-ны, подключенные через зар дное сопротивление к источнику зар дного напр жени , коммутирующий элемент и нагрузку, формирующие линии выполнены с разными волновыми сопротивлени ми меньшими, чем сопротивление нагрузки, и замкнуты в коль цо, причем нагрузка включена в середину линии с меньшим волновым сопротивлением , а коммутирующий элемент на одном из стыков двух ли подключен На фиг. 1 изображена принципиальна схема генератора; на фиг. 2 - ти пичный импульс напр жени на нагрузке . Генератор содержит источник зар д ного напр жени 1, который через зар дное сопротивление 2 подключен к месту стыка двух замкнутых в кольцо линий 3 и с разными волновыми сопротивлени ми . Сопротивление нагрузки 5 включено в середину, линии 3 с волновым сопротивлением р . f. Величина сопротивлени нагрузки удовлетвор ет неравенству R , р Коммутирующий элемент 6 включен на одном из стыков линий 3 и 4. Устройство работает следующим образом . После зар да линий 3 и от источника 1 через зар дное сопротивление 2) замыкаетс коммутирующий элемент 6. В обе стороны от него начинает распростран тьс отрицательна волна напр жени , снимающа напр жение с линий 3 и А. Когда эта волна достигает сопротивлени нагрузки 5, она отражаетс от него с тем же знаком и амплитудой, отличающейс от начальной тем меньше, чем больше отношение Rf,/p. Влево от нагрузки 5 распростран етс отрицательна волна с малой амплитудой равной Rn lpi где 11(3 - амплитуда зар дного напр жени . Следовательно, справа и слева от нагрузки .после отражени волны действуют напр жени противоположной пол рности, близкие к Ug, т.е. напр жение на нагрузке приближаетс к удвоенному значению зар дного напр жени . Отрицательна волна, распростран юща с влево по линии Ц, проходит через левый стык линий 3 и , измен пол рность и амплитуду, а отраженна от нагрузки 5 отрицательна волна , распростран юща с вправо, дойд до стыка линий, в котором помещен коммутирующий элемент, снова отражаетс назад уже с положительным знаком и снимает отрицательное напр жение с участка линии вправо от нагрузки . После еще одного отражени ее от нагрузки справа и слева от последней действуют мало отличающиес друг от друга положительные напр жени , если лини еще не до конца передала свою энергию нагрузке. При этом формируетс малый выброс отрицательной амплитуды. Как показали эксперименты на генераторе , построенном из линий на LC- чейках, КПД такого устройства весьма высок и слабо зависит от величины сопротивлени нагрузки, если выполнено неравенство К,7/рл р. КПД генератора можно определить ЧТ Г 1 f 2 выражением Udt/lUdt, где Гфо и - напр жение на нагрузке; - длительность фронта импульса напр жени по уровню 0,9; Т - период следовани импульсов; t - врем начала спада напр жени по уровню 0,9. При RnРпSp числе чеек в линии п 7/ 8КГГД, вычисленный по кривым аналогичным кривым фиг, 2, не ниже 85. Длительность основной части импульса определ етс временем пр бега волны вдоль одной из линий. Облада вышеуказанными преимущест вами предложенный генератор вл етс и более простым, так как в нем используетс только один источник зар ного напр жени и две формирующие ли нии вместо трех. Формула изобретени Генерзатор высоковольтных пр моугольных импульсов, содержащий две формирующие линии одинаковой электри ческой длины, подключенные через зар дное -сопротивление к источнику зар дного напр жени , коммутирующий элемент и нагрузку, отличающийс тем, что, с целью расширени функциональных возможностей путем получени на несогласованной нагрузке высоковольтных пр моугольных импульсов удвоенной амплитуды относительно зар дного напр жени при напр жении на формирующих лини х равном зар дному и сохранении высокого КПД передачи энергии в нагрузку, формирующие линии выполнены с разными волновыми сопротивлени ми меньшими, чем сопротивление нагрузки, и замкнуты в кольцо, причем нагрузка включена в середину линии с меньшим волновым сопротивлением, а коммутирующий элемент подключен на одном из стыков двух линий. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Ицхоки Я.С, Импульсна техника, Сов, радио, . 2,Авторское свидетельство СССР № 508910, кл, Н 03 К 3/02, 1975.2. The disadvantages of such a generator are as follows. The line, to one of the ends of which the switching element is connected, is charged to a voltage equal to twice the charging voltage, which makes it difficult to build a generator for high impulse voltages of 0.5 1 MB. When operating on an unmatched load, the voltage pulse also has a stepped shape, which degrades the efficiency of energy transfer to the load. Frequently, the loads of high-voltage pulse generators, in particular, 39 microwave devices, are non-linear, i.e., the load value during a pulse time can vary over a wide range. When using microwave devices in power engineering, it is very important to obtain high efficiency transfer of electric energy of the power source under conditions of operation with non-linear load. In some cases, it is convenient to construct accumulative elements of the generators of rectangular pulses in the form of lines with a characteristic impedance less than the load resistance. The purpose of the invention is the expansion of functional capabilities by obtaining, at an inconsistent, particularly variable in time, load of high voltage square impulses at a military amplitude with respect to charging voltage at a voltage on the forming lines equal to charging and maintaining high energy transfer efficiency. in load. This goal is achieved by the fact that in a high voltage rectangular pulse generator containing two forming lines of the same electrical length, connected through a charge resistance to a source of charge voltage, the switching element and the load, the forming lines are made with different wave resistances of smaller, than the load resistance, and are closed in a ring, with the load connected to the middle of the line with a lower characteristic impedance, and the switching element at one of the two joints is connected. In FIG. 1 is a schematic diagram of the generator; in fig. 2 - pulse impulse voltage on the load. The generator contains a source of charge voltage 1, which, through charge resistance 2, is connected to the junction of two closed loop lines 3 and with different wave resistances. Load resistance 5 is included in the middle, line 3 with characteristic impedance p. f. The magnitude of the load resistance satisfies the inequality R, p. The switching element 6 is connected at one of the junctions of lines 3 and 4. The device operates as follows. After charging lines 3 and from source 1, the charging resistor 2) closes the switching element 6. A negative voltage wave begins to propagate to either side of it, relieving the voltage from lines 3 and A. When this wave reaches the load resistance 5, it is reflected from it with the same sign and amplitude, which differs from the initial one the less, the greater the ratio Rf, / p. To the left of the load 5, a negative wave propagates with a small amplitude equal to Rn lpi where 11 (3 is the amplitude of the charging voltage. Therefore, to the right and left of the load, after reflection of the wave, there are opposite polarity voltages close to Ug, i.e. The voltage at the load approaches the double value of the charge voltage. A negative wave propagating from the left along the C line passes through the left junction of lines 3 and, changing polarity and amplitude, and the wave reflected from the load 5 right d Going to the junction of the lines in which the switching element is placed, is again reflected back with a positive sign and removes the negative voltage from the line section to the right of the load. After another reflection of it from the load, the right and left of the latter are slightly different from each other. if the line has not yet fully transferred its energy to the load. This produces a small negative amplitude emission. As shown by experiments on a generator built from lines on an LC cell, the efficiency of such a device in sma high and weakly depends on the load resistance value if the inequality K 7 / pL p. The efficiency of the generator can be determined as THP 1 f 2 by the expression Udt / lUdt, where Гфо and is the voltage across the load; - voltage pulse duration on a level of 0.9; T is the pulse following period; t is the time of the beginning of a voltage drop by the level of 0.9. When RnРпSp number of cells in the line p 7 / 8KGGD, calculated from the curves similar to the curves of FIG. 2, not lower than 85. The duration of the main part of the pulse is determined by the time of wave propagation along one of the lines. Possessing the above advantages, the proposed generator is even simpler since it uses only one source of voltage and two forming lines instead of three. Claims of the invention Generizer of high-voltage square-wave pulses, containing two forming lines of the same electrical length, connected through a charge - resistance to a source of charging voltage, a switching element and a load, characterized in that, in order to extend the functionality by obtaining an inconsistent load high-voltage rectangular pulses of double amplitude with respect to charge voltage at a voltage on the forming lines equal to the charge and maintaining high Efficiency of energy transfer to the load, forming a line made with different wave resistances lower than the load resistance, and are closed in a ring, the load is connected to the middle line with a smaller characteristic impedance, and switch element is connected at one of the joints of the two lines. Sources of information taken into account in the examination 1.I.Hoka Ya.S., Impulse technique, Owls, radio. 2, USSR Author's Certificate No. 508910, Cl, H 03 K 3/02, 1975.
L/KL / K
Фиг.22