基于平板傳輸線p-c型高功率亞納秒脈沖產(chǎn)生裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種高功率亞納秒脈沖產(chǎn)生裝置，尤其是一種基于平板傳輸線輸入輸出接口的P-C型(即Peaking-Chopping型)高壓氣體開(kāi)關(guān)產(chǎn)生亞納秒脈沖。
【背景技術(shù)】
[0002]亞納秒電磁脈沖是指脈沖前沿為亞納秒量級(jí)、脈沖寬度為納秒級(jí)的電磁脈沖信號(hào)，在通訊、環(huán)保、醫(yī)療以及軍事等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，其中亞納秒脈沖產(chǎn)生技術(shù)是其關(guān)鍵技術(shù)。一般采用基于同軸線Peaking-Chopping型高功率亞納秒脈沖產(chǎn)生技術(shù)。
[0003]但基于同軸線Peaking-Chopping型高功率亞納秒脈沖產(chǎn)生技術(shù)存在的問(wèn)題是:同軸結(jié)構(gòu)的亞納秒脈沖產(chǎn)生無(wú)法應(yīng)用于平板傳輸線裝置，從而使得平板傳輸線內(nèi)無(wú)法得到所需要的亞納秒脈沖，限制了脈沖源的應(yīng)用范圍。
[0004]柔性平板傳輸線在給某系統(tǒng)的研制工作帶來(lái)諸多益處的同時(shí)，由于結(jié)構(gòu)的限制，也會(huì)損失掉超寬譜源所產(chǎn)生的高頻脈沖能量，表現(xiàn)為柔性平板傳輸線傳輸?shù)拿}沖前沿變慢，從而影響效應(yīng)物的損傷效應(yīng)。對(duì)截面尺寸W = 220cm, h = 220cm平板傳輸線而言，其截止波長(zhǎng)為:
[0005]( λ c)TE10 = (2W+0.8h) = 61.6cm，截止頻率即為 fc = 487MHz。
[0006]所以，引入柔性平板傳輸線后，需要在柔性傳輸線的末端設(shè)計(jì)安裝一套脈沖整形裝置，以補(bǔ)償脈沖500MHz以上的高頻分量，根據(jù)效應(yīng)實(shí)驗(yàn)需要，將輸入到效應(yīng)物的高功率脈沖整形為:前沿小于1ns、寬度2?6ns可調(diào)的脈沖。為此，設(shè)計(jì)了基于平板傳輸線的P-C型高功率亞納秒氣體開(kāi)關(guān)。
[0007]氣體開(kāi)關(guān)在一定條件下有可能形成多通道導(dǎo)通，多通道可以降低開(kāi)關(guān)電感，有利于脈沖前沿變快。然而由于電極安裝、加工以及發(fā)射點(diǎn)不可控性等種種因素的限制，在高溫、高壓和絕緣支撐介質(zhì)的穩(wěn)定性差等不利條件下，開(kāi)關(guān)多數(shù)情況下難于實(shí)現(xiàn)多通道導(dǎo)通，尤其是基于平板傳輸線的脈沖輸入、輸出接口，不易實(shí)現(xiàn)高氣壓的密封，而且平板結(jié)構(gòu)開(kāi)關(guān)對(duì)高功率、多通道、亞納秒開(kāi)關(guān)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，沒(méi)有先例可以借鑒。所以，裝置設(shè)計(jì)的主要技術(shù)難點(diǎn)是:如何實(shí)現(xiàn)在高氣壓狀態(tài)下的平板輸入、輸出結(jié)構(gòu)與同軸開(kāi)關(guān)電極結(jié)構(gòu)的匹配。如何確保高壓氣腔的安全性能及其密封性能。如何保證小尺寸開(kāi)關(guān)結(jié)構(gòu)的陰、陽(yáng)電極的同心度冋題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本實(shí)用新型的目的是提供一種基于平板傳輸線P-C型高功率亞納秒脈沖產(chǎn)生裝置，其在平板傳輸線上產(chǎn)生高功率亞納秒脈沖輸出，從而解決了現(xiàn)有同軸線Peaking-Chopping型高功率亞納秒脈沖產(chǎn)生裝置無(wú)法得到所亞納秒脈沖的技術(shù)問(wèn)題。
[0009]本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案為:
[0010]一種基于平板傳輸線P-C型高功率亞納秒脈沖產(chǎn)生裝置，其特殊之處是:包括Peaking開(kāi)關(guān)有機(jī)玻璃氣腔2、Chopping開(kāi)關(guān)有機(jī)玻璃氣腔3、Peaking開(kāi)關(guān)輸入極板1、Chopping開(kāi)關(guān)輸入輸出極板4、Peaking開(kāi)關(guān)輸出極板7、Peaking開(kāi)關(guān)陽(yáng)極頭5、Peaking開(kāi)關(guān)陰極頭6、Chopping開(kāi)關(guān)陽(yáng)極頭8、Chopping開(kāi)關(guān)陰極頭9、單向閥主體10 ;所述Peaking開(kāi)關(guān)有機(jī)玻璃氣腔2和Chopping開(kāi)關(guān)有機(jī)玻璃氣腔3通過(guò)多個(gè)PVC緊固螺栓11扣合構(gòu)成圓柱形有機(jī)玻璃高氣壓腔體；所述Peaking開(kāi)關(guān)輸入極板I設(shè)置在Peaking開(kāi)關(guān)有機(jī)玻璃氣腔2內(nèi)，所述Peaking開(kāi)關(guān)輸出極板7設(shè)置在Peaking開(kāi)關(guān)有機(jī)玻璃氣腔2和Chopping開(kāi)關(guān)有機(jī)玻璃氣腔3扣合處，所述Chopping開(kāi)關(guān)輸入輸出極板4設(shè)置在Chopping開(kāi)關(guān)有機(jī)玻璃氣腔3內(nèi)，所述Peaking開(kāi)關(guān)輸入極板l、Peaking開(kāi)關(guān)輸出極板7、Chopping開(kāi)關(guān)輸入輸出極板4平行設(shè)置；所述Peaking開(kāi)關(guān)陽(yáng)極頭5固定在Peaking開(kāi)關(guān)輸入極板I的下方；所述Peaking開(kāi)關(guān)陰極頭6固定在Peaking開(kāi)關(guān)輸出極板7的上方，其中心設(shè)置有氣體通道；所述Chopping開(kāi)關(guān)陽(yáng)極頭8固定在Peaking開(kāi)關(guān)輸出極板7的下方，其中心設(shè)置有氣體通道；所述Chopping開(kāi)關(guān)陰極頭9與單向閥主體10同軸連接，其中心設(shè)置有氣體通道；所述單向閥主體10固定在Chopping開(kāi)關(guān)輸入輸出極板4上方，其出口端與Chopping開(kāi)關(guān)陰極頭9的氣體通道聯(lián)通，其入口端設(shè)置在Chopping開(kāi)關(guān)有機(jī)玻璃氣腔3的外端面上；所述Peaking開(kāi)關(guān)輸入極板I的圓周一側(cè)設(shè)置有多個(gè)接線孔，其通過(guò)平板傳輸線與脈沖源的正極連接；所述Peaking開(kāi)關(guān)輸出極板7的圓周相對(duì)一側(cè)設(shè)置有多個(gè)接線孔，其通過(guò)平板傳輸線輸出亞納秒脈沖正極；所述Chopping開(kāi)關(guān)輸入輸出極板4的圓周兩側(cè)分別設(shè)置有多個(gè)接線孔，其一側(cè)通過(guò)平板傳輸線與脈沖源的負(fù)極連接，其另一側(cè)通過(guò)平板傳輸線輸出亞納秒脈沖負(fù)極。
[0011]上述Peaking開(kāi)關(guān)陽(yáng)極頭5中心設(shè)置有氣體通道；上述脈沖產(chǎn)生裝置還包括設(shè)置在Peaking開(kāi)關(guān)有機(jī)玻璃氣腔2外端面的氣壓表；上述氣壓表與Peaking開(kāi)關(guān)陽(yáng)極頭5的氣體通道聯(lián)通。
[0012]上述Peaking開(kāi)關(guān)輸入極板1、Peaking開(kāi)關(guān)輸出極板7、Chopping開(kāi)關(guān)輸入輸出極板4的圓周側(cè)面設(shè)置有切線斷面，上述多個(gè)接線孔并排設(shè)置在切線斷面上。
[0013]本實(shí)用新型的有益效果:
[0014]1、解決了裝置輸入輸出結(jié)構(gòu)由柔性平板傳輸線結(jié)構(gòu)到同軸結(jié)構(gòu)的互相轉(zhuǎn)換，首次實(shí)現(xiàn)了基于平板傳輸線結(jié)構(gòu)的Peaking與Chopping氣體開(kāi)關(guān)的組合，得到了脈沖前沿加快，脈沖寬度變窄的亞納秒電磁脈沖，擴(kuò)展了系統(tǒng)輸出脈沖的頻譜范圍，使效應(yīng)物的損傷效應(yīng)提尚了 20%。
[0015]2、突破傳統(tǒng)同軸線結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)模式，采用有機(jī)玻璃取代傳統(tǒng)的金屬材料作為高氣壓氣腔的主體材料，解決了高功率裝置的高氣壓安全性難題，并實(shí)現(xiàn)了高功率亞納秒氣體開(kāi)關(guān)多通道放電瞬間的可視性(見(jiàn)圖3)，為氣體開(kāi)關(guān)技術(shù)研宄提供了便利。
[0016]3、采用一體化結(jié)構(gòu)的同軸引線+平板電極(或環(huán)形電極)方式，解決了 P-C脈沖波形整形開(kāi)關(guān)的結(jié)構(gòu)尺寸小、工作穩(wěn)定性差的技術(shù)難題。
[0017]4、本實(shí)用新型避免了現(xiàn)有同軸型亞納秒脈沖產(chǎn)生裝置必須采用金屬殼體，而且充氣單向閥只能放置在腔體側(cè)面等所帶來(lái)的高氣壓容器的安全性能與高電壓絕緣等技術(shù)問(wèn)題；采用有機(jī)玻璃殼體，充氣單向閥設(shè)置在有機(jī)玻璃高氣壓腔體端面的結(jié)構(gòu)，有機(jī)玻璃殼體便于觀察腔體內(nèi)的工作狀態(tài)。
[0018]5、本實(shí)用新型通過(guò)多個(gè)PVC緊固螺栓11實(shí)現(xiàn)Peaking開(kāi)關(guān)有機(jī)玻璃氣腔2和Chopping開(kāi)關(guān)有機(jī)玻璃氣腔3的扣合，避免了金屬扣合件的高壓放電。
【附圖說(shuō)明】
[0019]圖1為基于平板傳輸線P-C型高功率亞納秒脈沖產(chǎn)生裝置原理示意圖；
[0020]圖2為Peaking開(kāi)關(guān)輸入極板示意圖；
[0021 ] 圖3為Peaking開(kāi)關(guān)有機(jī)玻璃氣腔示意圖；
[0022]圖4為Chopping開(kāi)關(guān)有機(jī)玻璃氣腔示意圖；
[0023]圖5為Chopping開(kāi)關(guān)輸入輸出極板示意圖；
[0024]圖6為Peaking開(kāi)關(guān)陽(yáng)極頭示意圖；
[0025]圖7為Peaking開(kāi)關(guān)陰極頭示意圖；
[0026]圖8為Peaking開(kāi)關(guān)輸出極板示意圖；
[0027]圖9為Chopping開(kāi)關(guān)陽(yáng)極頭示意圖；
[0028]圖10為Chopping開(kāi)關(guān)陰極頭示意圖；
[0029]圖11為單向閥主體示意圖；
[0030]圖12為PV