专利名称：一种环形串联加载线的连接结构的制作方法
技术领域：
本发明属于脉冲功率技术领域，涉及一种环形串联加载线的连接结构，是一种用于产生长脉冲的高功率微波驱动源加载线串联结构。
背景技术：
为了研究高功率长脉冲电子束的产生，需要发展高功率长脉冲源相关技术。目前高压长脉冲产生装置主要采用脉冲形成网络 (PFN)、螺旋脉冲线(Helical Forming Line)或高介电常数的复合介质形成线等几种快脉冲成形技术，在产生百纳秒脉冲方面使用PFN技术在装置体积重量和实现难易度上与另两种技术相比具有优势。[刊名]A Long-Pulse Generator Based on Tesla Transformer andPulse-Forming Network. Su J. C. , Zhang X. B. IEEE TRANSACTIONS ON PLASMA SCIENCE，VOL. 37，NO. 10, OCT. 2009:1954-1958，公开了一种电容加载平板线续接在形成线之后的Tesla-PFN型长脉冲功率源。[刊名]Tesla-PFN型长脉冲功率源加载线的结构设计(李锐，张喜波，苏建仓.强激光与粒子束，2011，23 (11):2893-2896)，公开Tesla-PFN型长脉冲功率源多个电容加载双导体平板传输线串联的具体结构。为了提高工作电压，当上述加载线串联使用时，一方面由于串联后脉冲传播方向相同，会引起脉冲宽度缩短、阻抗变小和波形劣化等问题，当串联级数增加时，这些问题会变得尤为突出，不容易解决；另一方面，串联加载线不论采取何种结构，都会有一个附加电感，附加电感取决于串联级数多少和结构，附加电感的存在会影响加载线的高频响应，并且随着串接级数的增多，高频特性越差，从而影响其输出脉冲品质。
发明内容
为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种环形串联加载线的连接结构，解决Tesla-PFN型长脉冲驱动源电容加载平板线串联放电时相互间的电磁干扰问题，减小加载线串联结构的附加电感，改善串联加载线的输出脉冲顶部平坦度。一种环形串联加载线的连接结构，包括环形串联加载线4、有机玻璃支撑筒9、接地支撑8、外筒7 ;其特征在于还包括锥形纸筒5和铜网6 ;在环形串联加载线4与外筒7之间设有锥形纸筒5，锥形纸筒5上缠绕铜网6，锥形纸筒的小直径端与环形串联加载线4的最低一级相连，大直径端与外筒7连接；所述的环形串联加载线4去掉了前端的屏蔽环。所述锥形纸筒5的小端直径与环形串联加载线4外径相同，大端直径与外筒7内径相同。本发明提出的一种环形串联加载线的连接结构，一方面由于相邻加载线放电时脉冲传播方向相反，互感引起的感生电流与极板传导电流方向相反，恰好能在一定程度上抵消环形加载线由于阻抗沿角向减小而导致输出电流增大的趋势，使总的输出电流趋于稳定，具有良好的去磁耦合特性。另一方面，由于加载线串接时附加电感的大小取决于放电时内外放电通道所围成的面积，锥形接地筒改变了外放电通道，从而减小了放电时内外放电通道所围成的面积，可显著减小加载线串联结构的附加电感，提高其高频性能。因此，这种加载线串联结构的输出电压波形较好。
图I :是串联加载线整体结构不意图；图2 :是单级电容加载双导体平板传输线结构示意图；图3 :是逆向连接的多级加载线串联结构示意图； I-电容器组，2-双导体平板，3-电工纸板，4-环形加载线，5-锥形纸筒，6-铜网，7-外筒，8-接地支撑，9-有机玻璃支撑筒，10-螺钉。
具体实施例方式现结合实施例、附图对本发明作进一步描述参照附图2，首先按耐压设计要求将高压陶瓷电容器每四个串为一组，再将电容器组I紧固在双导体平板2之间组成环形加载线4。电容器组的数目由设计参数决定，电容器组之间的间隔可作调整。环形加载线的极板材料为紫铜，铜管弯曲后与极板轮廓相同，为使结构紧凑，铜管焊接在极板边缘内侧，起过渡及屏蔽强电场作用。电容器之间、电容器与极板之间均靠螺栓和螺钉连接。再如附图3将多条环形加载线4以有机玻璃支撑筒9为轴串联在一起，有机玻璃支撑筒主要作用是为串联加载线提供机械支撑，其直径略小于环形加载线内直径。相邻两条加载线仅通过加载线的其中一端以螺钉10进行点连接，其余部分使用电工纸板3保持相互间的电绝缘，保证所有连接点均处在如图3所示的同一条虚线上，并且使相邻两条加载线从加载线连接的一端到未连接的另一端方向相反，即串联加载线各级放电依次按照顺时针——逆时针——顺时针……的顺序进行，如图3中的箭头所示。参照附图I，将电工纸板制成锥形5，锥筒的小端直径与环形加载线4外径相同，大端直径与外筒7内径相同。在锥筒上缠绕铜网6，锥形纸筒5起支撑作用，缠绕于其上的铜网6用于接地，起泄放电流的作用，要保证缠绕的铜网均匀平整，不出现毛刺和尖峰。锥形接地筒5的小直径端与环形串联加载线4的最低一级导体铜板相连，保证良好接触；大直径端与外筒7通过螺钉紧固。加入锥形接地筒之前，放电通道沿环形加载线4经支撑接地8和连接的外筒7返回，即图中路径II所示，该放电通道围成的面积为一矩形；加入了锥形接地筒之后，放电通道沿环形加载线4直接由锥形接地筒5到连接的外筒7返回，即图中路径I所示，该放电通道围成的面积为一三角形。可以看出，路径I所围的面积是路径II的一半左右。本发明提出的这种串联加载线续接在形成线末端，Tesla变压器给形成线充电时将其看作大电容，电压沿轴向逐渐降低；主开关导通放电时将其看作传输线，脉冲传播沿角向。一方面，由于这种逆向连接方式使相邻加载线放电时脉冲传播方向相反，互感引起的感生电流与极板传导电流方向相反，恰好能在一定程度上抵消环形加载线由于阻抗沿角向减小而导致输出电流增大的趋势，使总的输出电流趋于稳定，因此输出电压波形比同向连接时放电波形要好；另一方面，锥形接地筒制作简单，容易实现，通过改变外放电通道，减小了放电时内外放电通道所围成的面积，可显著减小加载线串联结构的附加电感，从而提高串联加载线的高频性能，使其输出电压波 形变好。
权利要求
1.一种环形串联加载线的连接结构，包括环形串联加载线(4)、有机玻璃支撑筒(9)、接地支撑(8 )、外筒(7 );其特征在于还包括锥形纸筒(5 )和铜网(6 );在环形串联加载线(4)与外筒(7)之间设有锥形纸筒(5)，锥形纸筒(5)上缠绕铜网(6)，锥形纸筒的小直径端与环形串联加载线(4)的最低一级相连，大直径端与外筒(7)连接；所述的环形串联加载线(4)去掉了前端的屏蔽环。
2.根据权利要求I所述的环形串联加载线的连接结构，其特征在于所述锥形纸筒(5)的小端直径与环形串联加载线(4 )外径相同，大端直径与外筒(7 )内径相同。
全文摘要
本发明涉及一种环形串联加载线的连接结构，包括环形串联加载线、有机玻璃支撑筒、接地支撑、外筒；其特征在于还包括锥形纸筒和铜网；在环形串联加载线与外筒之间设有锥形纸筒，锥形纸筒上缠绕铜网，锥形纸筒的小直径端与环形串联加载线的最低一级相连，大直径端与外筒连接。由于加载线串接时附加电感的大小取决于放电时内外放电通道所围成的面积，本发明的锥形接地筒改变了外放电通道，从而减小了放电时内外放电通道所围成的面积，可显著减小加载线串联结构的附加电感，提高其高频性能。因此，这种加载线串联结构的输出电压波形较好。
文档编号H02M9/00GK102769406SQ20121024542
公开日2012年11月7日 申请日期2012年7月16日 优先权日2012年7月16日
发明者孙旭, 张喜波, 曾搏, 李锐, 潘亚峰, 王颖, 程杰, 赵亮 申请人:西北核技术研究所