4-50  螺旋脉冲形成线实验

谭  杰  胡克松  罗光耀  吴  勇  范植开

    在脉冲功率技术中，长脉冲的电压脉冲形成是研究的一个难点。形成数百纳秒甚至上微秒采用一般的同轴传输线是不现实的，而采用集中参数人工线在负载为低阻抗时由于电容器的寄生电感等的影响而使波形成形较差。螺旋传输线可以延缓脉冲的传播速度，形成较长的脉冲，是比较有前途的发展方向，本次实验以300 kV功率源作为螺旋线的脉冲充电电源，试验螺旋传输线形成高压脉冲的可行性及具体的技术问题。

图1中充电接地电感的作用是模拟在负载为真空二极管时的充电情形，此情形下充电时负载为开路，需要接充电电感使内、中筒组成的形成线充上电。

分阶段作了空气介质下的低压和蓖麻油介质的高压两轮实验，图2是蓖麻油介质的实验波形。

实验结果表明，螺旋脉冲形成线输出波形的脉宽与理论预期基本一致；前沿约为20 ns满足了设计要求；但顶部的振荡对以后的高功率微波器件研究影响比较大，分析可能产生的原因为：快速充电引起的螺旋线上的电压波动；复杂的双线结构或开关位置的不合理引起的波反射等等，其余的如两根传输线不是完全等长，特征阻抗不完全相等不足以引起如此宽幅的振荡。

通过对螺旋脉冲形成线的实验研究表明，Blumlein线结构的螺旋脉冲传输线形成脉冲与理论基本吻合，在绝缘结构设计上是可靠的，脉冲前沿也可做到小于50 ns的水平，验证了长脉冲成形的可行性。在输出波形上还需进一步改进完善，处理好顶部振荡问题，满足器件研究的需要。