功率容量，采用了变压器油实现高压绝缘。在实际应用时要将变压器油进行多次过滤，确保变压器油清洁无杂质，经打压实验，高压击穿电压应不小于40kVo装配时先将NLTL各加工部件用酒精清洗干净，除去表面油污，并放入烘箱进行烘烤。烘烤完成后再将各部件安装在NLTL矩形同轴结构中，注入过滤后的清洁变压器油。为防止高压击穿，导体柱与两金属块内芯之的连接必需紧固；为除去同轴结构变压器油中的少量气泡，需要对装置进行轻微振动，同时可以对同轴结构充1-2个大气压力的SF6气体，通过SF6气体对变压器油内的空气加压，减小气泡的直径或者排除气泡。
[0019]2)矩形同轴结构
交叉耦合磁饱和非线性传输线由矩形同轴结构构成，如图2、图3所示，一面通过盖板实现油密封。其中同轴结构外筒是矩形箱体，三面焊接；同轴结构内芯由矩形腔中上下两层金属块内芯和圆柱导体杆构成；同轴结构中的填充介质由变压器油和陶瓷块构成。
[0020]采用矩形同轴结构实现NLTL的原因是:一是能够传输单色TEM波；二是能够实现较高的功率容量；三是金属块和圆柱导体杆最大尺寸相对于P和L波段微波的波长是小量(不到十分之一)，因此同结内芯结构的尺寸不对微波传输造成大的影响；四是便于与脉冲功率源和负载连接。
[0021]3) NLTL电路中电容C的物理结构
交叉耦合磁饱和非线性传输线原理框图1中的节点电容C的物理实现由同轴结构中矩形金属块内芯、陶瓷介质块、变压器油和同轴结构外筒完成。具体结构如图4所示。其中由于陶瓷介电常数高(介电常数为9)，因此电容主要由金属块内芯、陶瓷介质及外筒两个侧壁构成。介质块与外筒上盖之间的开孔是为了便于金属块内芯与陶瓷介质块之间变压器油中气泡的排出。
[0022]4) NLTL电路中交叉耦合电容C’的物理结构
交叉耦合磁饱和非线性传输线原理框图1中的节点间交叉耦合C’的物理实现由同轴结构中同层的两相临矩形金属块内芯、陶瓷介质块完成。具体结构如图5所示。
[0023]5) NLTL电路中磁芯电感L的物理结构
交叉耦合磁饱和非线性传输线原理框图1中的节点电感如图6所示，由以下述几部分组成:环形铁氧体磁芯；圆柱导体杆；绝缘有机玻璃管。绝缘有机玻璃管提供圆柱导体杆与环形铁氧体磁芯之间的高压绝缘。圆柱导体杆作为同轴结构内芯的一部分，当同轴结构传输的脉冲电流通过时，引起环形铁氧体磁芯的磁通量变化，实现铁氧体磁芯迅速由非饱和状态磁化为饱和状态的跃变，饱和电感为L。
[0024]由上述技术方案设计了一套可产生中心频率约300MHz的高功率非线性传输线，结构如图7所示。
[0025]其中:8是交叉耦合磁饱和NLTL，其作用为产生射频脉冲。
[0026]9是高功率电阻匹配负载，用来吸收NLTL产生的高功率射频脉冲。
[0027]10是为电容分压器，分别位于NLTL馈入端和输出端，分别用于测量馈入到NLTL的高压脉冲和NLTL产生的射频脉冲信号。
[0028]11是高压开关，与脉冲形成电路共同组成脉冲形成线，用于产生宽脉冲信号。
[0029]通过示波器两通道可同时测得NLTL馈入脉冲和产生的射频脉冲信号。馈入到NLTL的脉冲信号如图8所示。馈入脉冲幅度约35kV，脉冲半宽约60ns。NLTL产生的射频脉冲信号如图9所示。射频振荡脉冲峰峰值约31kV。NLTL产生的射频脉冲频谱如图10所示，中心频率308MHz，3dB带宽约13%。
[0030]通过本发明，就可以实现交叉耦合磁饱和传输线的高功率射频脉冲产生。
[0031]本发明并不局限于前述的【具体实施方式】。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。
【主权项】
1.一种交叉耦合磁饱和非线性传输线结构，其特征在于包括同轴矩形外筒、外筒盖和同轴内芯， 所述矩形外筒与外筒盖通过螺钉固定连接为一体且矩形外筒内为密封空间，所述同轴内芯设置在矩形外筒内，且在矩形外筒内填充有变压器油，变压器油的高压击穿电压不小于 40kV， 所述同轴内芯包括若干个金属块内芯、陶瓷介质块和导体杆，金属块对称均匀分布在同轴线的上侧和下侧，同轴线上侧与下侧的金属块在同轴垂直线上错位设置， 从同轴内芯的输入到输出，导体杆依次连接在同轴线上侧与下侧的金属块之间，同轴线上侧或下侧的金属块与金属块之间设置有陶瓷介质块， 所述导体杆外表套有绝缘有机玻璃管，玻璃管的外表面套有铁氧体磁芯， 所述金属块内芯与同轴矩形外筒的内壁不接触。2.根据权利要求1所述的一种交叉耦合磁饱和非线性传输线结构，其特征在于所述外筒盖上设置有气孔，气孔贯穿外筒盖，气孔上设置有孔塞。3.根据权利要求2所述的一种交叉耦合磁饱和非线性传输线结构，其特征在于通过气孔向密封好的同轴矩形外筒内注入I至2个大气压力的SF6气体。4.根据权利要求1所述的一种交叉耦合磁饱和非线性传输线结构，其特征在于所述导体杆、玻璃管、铁氧体磁芯均为圆柱形，且三者连接。5.根据权利要求1所述的一种交叉耦合磁饱和非线性传输线结构，其特征在于所述陶瓷介质块对立的两侧面上设置有凹槽，金属块内芯的一端插入一个陶瓷介质的一个凹槽内。6.根据权利要求1所述的一种交叉耦合磁饱和非线性传输线结构，其特征在于所述金属块内芯和圆柱导体杆的最大尺寸小于P波段和L波段波长的十分之一。
【专利摘要】本发明公开了一种交叉耦合磁饱和非线性传输线结构，包括同轴矩形外筒、外筒盖和同轴内芯，矩形外筒与外筒盖通过螺钉固定连接为一体且矩形外筒内为密封空间，所述同轴内芯设置在矩形外筒内，且在矩形外筒内填充有变压器油，同轴内芯包括若干个金属块内芯、陶瓷介质块和导体杆，金属块对称均匀分布在同轴线的上侧和下侧，从同轴内芯的输入到输出，导体杆依次连接在同轴线上侧与下侧的金属块之间，同轴线上侧或下侧的金属块与金属块之间设置有陶瓷介质块，玻璃管的外表面套有铁氧体磁芯；利用本发明可以构建出具有高功率容量的交叉耦合磁饱和非线性传输线具体结构，实现高功率射频脉冲的产生,？解决利用非线性传输线产生高功率微波的技术难题。
【IPC分类】H01P5/00
【公开号】CN105048045
【申请号】CN201510552820
【发明人】廖勇, 徐刚, 谢平, 石晓燕, 陆巍, 丁恩燕
【申请人】中国工程物理研究院应用电子学研究所
【公开日】2015年11月11日
【申请日】2015年9月2日