Генератор высоковольтных прямоугольных импульсов

) ГЕНЕРАТОР ВЫСОКОВОЛЪТНЪ ПРЯМОУГОЛЬНЫХ ИМПУЛЬСОтора слецов котороймент, заго удв ет трудтора наия 0,5сованнуютакже н ху нагрузаторов выастности а за 1Изобретение относится к области высоковольтной импульсной техники и может быть использовано для питания ускорителей заряженных частиц и релятивистских СВЧ-приборов.Известен генератор высоковольтны импульсов на двойной линии Блюмляйн позволяющий получать на согласованн нагрузке прямоугольные импульсы с высоким КПД и амплитудой равной амп туде зарядного напряжения 1,Однако при работе на несогласованную нагрузку, в частности, когда сопротивление нагрузки значительно больше волнового сопротивления линии, импульс на нагрузке имеет ступ чатую форму и КПД передачи энергии нагрузку при заданной длительности импульса весьма мал.Наиболее близким техническим решением к данному изобретению являет ся генератор прямоугольных импульсо содержащий два источника зарядного напряжения разной полярности, дв рядных сопротивления, три формирующих линии одинаковой электрической длины с равными волновыми сопротивлениями, коммутирующий элемент и нагрузку, соФ противление которой равно волновому сопротивлению формирующих линий, и позволяющий получать на такой нагрузке импульсы напряжения удвоенной амплитуды при высоком КПД передачи энергии в нагрузку 2 1. Недостатки такого генера дующие. Линия, к одному из кон подключен коммутирующий эле ряжается до напряжения равн енному зарядному, что созда ности при построении генера высокие импульсные напряжен 1 МВ. При работе на несогла нагрузку импульс напряжения имеет ступенчатую форму, чт шает КПД передачи энергии в ку, Зачастую нагрузки генер соковольтных импульсов, в ч96686 На фиг. 1 изображена принципиальная схема генератора; на фиг, 2 - типичный импульс напряжения на нагрузке,Генератор содержит источник заряд 45ного напряжения 1, который через зарядное сопротивление 2 подключен кместу стыка двух замкнутых в кольцолиний 3 и 4 с разными волновыми сопротивлениями. Сопротивление нагрузки 5 включено в середину, линии 3 сволновым сопротивлением р с р, Величина сопротивления нагрузки удовлетворяет неравенству В) вахЯ 1,2Коммутирующий элемент 6 включен наодном из стыков линий 3 и 4.Устройство работает следующим образом,3СВЧ-приборы, являются нелинейными,т,е; величина нагрузки в течение времени импульса может меняться в широких пределах При использованииСВЧ-приборов в энергетике весьма важ-но получение высокого КПД передачиэлектрической энергии источника питания в условиях работы с нелинейнойнагрузкой. В некоторых случаях удобнопостроение накопительных элементов 10генераторов прямоугольных импульсовв виде линий с волновым сопротивлением меньшим, чем сопротивление нагрузки,Цель изобретения - расширение функ 1циональных возможностей путем получения на несогласованной, в частностипеременной во времени, нагрузке высоковольтных прямоугольных импульсов уд.военной амплитуды относительно заряд- щного напряжения при напряжении наформирующих линиях равном зарядномуи,сохранении высокого КПД передачиэнергии в нагрузку.Указанная цель достигается тем, 2 Зчто в генераторе высоковольтных прямоугольных импульсов, содержащем двеформирующие линии одинаковой элект 9рической длины, подключенные череззарядное сопротивление к источнику З 11зарядного напряжения, коммутирующийэлемент и нагрузку, формирующие линии выполнены с разными волновымисопротивлениями меньшими, чем сопротивление нагрузки, и замкнуты в кольцо, причем нагрузка включена в середину линии с меньшим волновым сопротивлением, а коммутирующий элементподключен на одном из стыков двух линий.40 3 фПосле заряда линий 3 и 4 от источника 1 1,череЗ зарядное сопротивление 2) замыкается коммутирующийэлемент 6. В обе стороны от него начинает распространяться отрицательнаяволна напряжения, снимающая напряжение с линий 3 и 4. Когда эта волнадостигает сопротивления нагрузки 5,она отражается от него с тем же знаком и амплитудой, отличающейся от начальной тем меньше, чем больше отношение К/р, Влево от нагрузки 5распространяется отрицательная волна6с малой амплитудой равной к00,Й+ 2 я, 0где Оо - амплитуда зарядного напряжения. Следовательно, справа и слеваот нагрузки .после отражения волныдействуют напряжения прОтивоположнойполярности, близкие к Оо, т.е, напряжение на нагрузке приближается кудвоенному значению зарядного напряжения,Отрицательная волна, распространяющаяся влево по линии 4, проходитчерез левый стык линий 3 и 4, изменяя полярность и амплитуду, а отраженная от нагрузки 5 отрицательная волна, распространяющаяся вправо, дойдя до стыка линий, в котором помещенкоммутирующий элемент, снова отражается назад уже с положительным знаком и снимает отрицательное напряжение с участка линии вправо от нагрузки. После еще одного отраженияее от нагрузки справа и слева от последней действуют мало отличающиесядруг от друга положительные напряжения, если линия еще не до концапередала свою энергию нагрузке. Приэтом формируется малый выброс отрицательной амплитуды.Как показали эксперименты на генераторе, построенном из линий на1.С-ячейках, КПД такого устройствавесьма высок и слабо зависит от величины сопротивления нагрузки, есливыполнено неРавенство К), рр,КПД генератора можно определитьвыражением 1 =О с 1 й/ О дй, гдег . гоО - напряжение на нагрузке; 7 ф - длительность фронта импульса напряженияпо уровню 0,9; Т - период следованияимпульсов; Т - время начала спаданапряжения по уровню 0,9.При Кп), р )8 р и числе ячеек влинии и ) 8 КйД, вычисленный по кри9668 формула изобретения Генератор высоковольтных прямоугольных импульсов, содержащий две формирующие линии одинаковой электрической длины, подключенные через зарядное сопротивление к источнику зарядного напряжения, коммутирующий элемент и нагрузку, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью расши 5вым аналогичным кривым фиг. 2, не ниже 85. Длительность основной части импульса определяется временем про. бега волны вдоль одной из линий.Обладая вышеуказанными премущест- з вами предложенный генератор является и более простым, так как в нем используется только один источник зарядного напряжения и две формирующие линии вместо трех. 1 О 63 4рения функциональных возможностейпутем получения на несогласованнойнагрузке высоковольтных прямоугольныхимпульсов удвоенной амплитуды относительно зарядного напряжения при напряжении на формирующих линиях равном зарядному и сохранении высокогоКПд передачи энергии в нагрузку, формирующие линии выполнены с разнымиволновыми сопротйвлениями меньшими,чем сопротивление нагрузки, и замкнуты в кольцо, причем нагрузка включена в середину линии с меньшим волновым сопротивлением, а коммутирующийэлемент подключен на одном из стыковдвух линий,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Ицхоки Я.С. Импульсная техника."Сов. радио", 1949.2. Авторское свидетельство СССРйф 508910, кл. Н 03 К 3/02, 1975;966863 актор О.Колесников Тираж 959 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 13035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4