网络节数一般都在五节 及以上，相应的装置体积和重量巨大，非常不方便运输和实用，无法满足脉冲功率装置紧凑 化、小型化的要求;减少网络节数虽然能减小装置的体积和重量，但却无法获得理想的准方 波脉冲输出。
[0026] 如图2所示，该电路图是本实用新型的电路，本实用新型通过将多节网络降低为两 节，同时工作时只需要对第一个电容进行充电即可实现准方波脉冲的输出。本实用新型的 基于单节充电网络和单节调制网络的准方波脉冲发生器，基本电路包括两个电容C 1X2和两 个电感L^L2,且两个电容为非均匀电容，两个电感为非均匀电感。电路的工作原理为:首先 通过高压电源U s对电容&进行充电，充电完成后闭合开关山，此时电容C1开始对后面的电路 进行放电，同时也对电容(： 2进行充电。在负载匹配的情况下，当电容心放电脉冲峰值下降至 最大幅值的70%时，电容C2不再进行充电，此时电容CjPC 2同时对负载进行放电，两个波形 相互叠加，形成了平顶稳定性好的准方波脉冲输出波形。
[0027] 脉冲形成网络的电容值和电感值主要通过输出准方波的脉冲宽度和网络的特性 阻抗确定，具体的电路参数为：
[0029]图3为采用Pspice软件对现有技术中两节网络和本实用新型的两节网络进行仿真 后输出波形的对比图。仿真结果表明，现有技术的两节网络输出波形1虽然脉冲前沿时间较 短，但平顶稳定性差，明显差于本实用新型的输出波形2。
[0030] 图4为本实用新型的实验装置结构示意图：本实用新型由高压开关3、充电电容4、 并联电感5、整形电容6、主电感7组成。高压开关3-端接地，另一端与高压充电电源相连;充 电网络一端与高压充电电源相连，另一端与整形网络相连;主电感7-端与整形网络的一端 相连，另一端接负载。本实用新型的实验装置长仅为500mm，高仅为230mm，结构紧凑且体积 小。高压开关3为气体开关，也可以是其他类型的开关如等离子体开关或其他能使电路通断 的结构;充电电容4和整形电容6为陶瓷电容，并联电感5和主电感7为螺线管。
[0031] 模拟一个准方波脉宽T = 120ns，网络特性阻抗P= 12.5 Ω的基于单电容充电和单 电容调制的准方波脉冲发生器，通过计算可以得出此脉冲形成网络的具体参数如下= C1 = 4nF，Li = 492nH，C2 = 3nF，L2 = 85.5nH。
[0032]为验证本实用新型的脉冲发生器的特性，根据设计的参数运用PSpice软件进行了 仿真分析并设计了实验装置进行验证，结果如图5所示。仿真结果表明，本实用新型的 PSpice软件仿真波形8脉冲宽度为116ns，负载为12.5 Ω时基本成匹配状态，验证了本实用 新型设计参数的正确性;实验输出波形9和仿真结果基本一致，从而证明了此脉冲发生器的 可行性。本实用新型输出波形的上升沿较短、平顶稳定性好，不存在过冲现象。
[0033]在实际应用中，采用本实用新型的基于单节充电网络和单节调制网络的准方波脉 冲发生器，有效的减少了脉冲形成网络的节数，只利用了单节网络充电和单节网络调制便 实现了平顶稳定性好的准方波脉冲输出。该脉冲形成网络结构紧凑、体积小，可以应用于高 功率微波、闪光照相、激光研究等对电子束质量要求较高的领域。
[0034] 本说明书中公开的所有特征，除了互相排斥的特征以外，均可以以任何方式组合。
[0035] 以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本 实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型 的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种基于单节充电网络和单节调制网络的准方波脉冲发生器，其特征在于:所述发 生器由一节充电网络、一节整形网络和一个主电感Li组成，其中，充电网络由电容Cl构成，整 形网络由电容C 2及电感L2并联组成，所述充电网络的一端与整形网络的一端连接，充电网络 的另一端与开关的一端连接，开关的另一端接地;整形网络另一端与主电感Li的一端连接， 主电感的另一端接负载； 所述电容(^、(：2的电容值和电感U、L2的电感值根据负载要求的脉冲宽度和特性阻抗确 定，具体参数可根据以下公式计算：其中：T为输出准方波的脉冲宽度，P为网络的特性阻抗。2. 根据权利要求1所述基于单节充电网络和单节调制网络的准方波脉冲发生器，其特 征在于:&为单个高压脉冲电容器。3. 根据权利要求1所述基于单节充电网络和单节调制网络的准方波脉冲发生器，其特 征在于:&由多个普通电容器通过串联和/或并联组成。4. 根据权利要求1所述基于单节充电网络和单节调制网络的准方波脉冲发生器，其特 征在于:C2为单个高压脉冲电容器。5. 根据权利要求1所述基于单节充电网络和单节调制网络的准方波脉冲发生器，其特 征在于:&由多个普通电容器通过串联和/或并联组成。
【专利摘要】本实用新型涉及一种准方波脉冲发生器，具体涉及一种基于单节充电网络和单节调制网络的准方波脉冲发生器，属于脉冲功率技术领域。本实用新型要解决的技术问题是克服现有脉冲形成网络技术所需网络节数过多、装置体积巨大、输出波形平顶稳定性较差等不足，提出了一种基于单节充电网络和单节调制网络的准方波脉冲发生器，其电路网络节数少，装置结构简单、体积小且输出波形平顶稳定性好，同时此发生器只需对单节网络进行充电，还可降低对调制网络的电容器绝缘要求，实现了平顶稳定性好的高电压准方波脉冲输出，可以应用于高功率微波、闪光照相、激光研究等对电子束质量要求较高的领域。
【IPC分类】H03K3/53
【公开号】CN205265644
【申请号】CN201620006681
【发明人】程新兵, 潘子龙, 杨建华
【申请人】中国人民解放军国防科学技术大学
【公开日】2016年5月25日
【申请日】2016年1月5日