高效率高阻抗层叠Blumlein线固态脉冲发生器研究

为提高电压效率基于标准同轴电缆研制了1种高阻层叠Blumlein线固态脉冲发生器。首先,采用传输线理论和放电等效电路,分析了耦合传输线对层叠Blumlein线输出电压效率的影响,并利用数值仿真软件对外筒放电型和内筒放电型2种结构的层叠Blumlein线进行了模拟验证。理论与模拟结果表明:耦合传输线阻抗是造成电压效率损失和能量效率下降的主要因素,增大耦合阻抗可提高输出电压幅值和波形质量;内筒放电型结构能够减少耦合传输线的数量,从而提高电压叠加效率;同时,采取螺旋盘绕方式绕制及磁芯隔离的方法可增大耦合阻抗,进一步提高层叠Blumlein线的电压叠加效率。基于内筒放电型结构和磁芯隔离方法,研制了10级层叠Blumlein线脉冲发生器,并对其进行了实验测试。测试结果表明:充电电压为489 V时,输出脉冲电压幅值为4.56 kV,脉冲前沿约为21 ns,脉宽约为75 ns,输出电压效率为93.3%,测试结果有效检验了脉冲叠加效率提高方法的可行性。

薄膜介质层绕式Blumlein线理论与实验研究

对薄膜介质层绕式Blumlein线的特性参数进行了理论分析。采用Pspice软件对电路模型进行了计算,分析了开关电感、寄生电阻对负载输出波形的影响。结果表明:开关电感的存在使得负载波形前沿变缓,后延波形扭曲变差,寄生电阻会影响负载的电压输出效率。采用模拟软件对传输线中的电磁场分布进行了计算,结果表明薄电极边缘场畸变以及折叠弯曲部分的场变化是绝缘介质耐压必须考虑的因素。基于此理论分析,设计制作了一种新型薄膜介质Blumlein线,绝缘材料为聚酯薄膜,单层薄膜厚100μm,电极为厚50μm的铜皮,单元模块设计耐压50 kV。进行了三级模块串联叠加实验,充电25 kV,匹配负载输出60 kV,脉冲上升沿80 ns,脉冲宽度200 ns。

一种升压模式的可调极性高频Blumlein脉冲形成线功率调制模块

随着脉冲功率技术在新型粒子加速器、生物细胞实验仪器等领域拓展应用,对脉冲功率发生器高重复频率、短脉冲、脉冲参数灵活可调提出更高的要求。该文研究了一种新型的功率变换模块电路拓扑。这种电路拓扑由LC振荡升压单元和Blumlein形成线单元组成,利用多开关时序逻辑控制实现对输出波形参数的调整,相对于传统Blumlein线在保留其短脉冲成形优点的同时,能获得输出脉冲频率数倍于开关频率,输出电压幅值数倍于直流充电电压,输出脉冲的极性及间隔时间的灵活调整。同时,通过动态电路的时域分析和传输线波过程分析阐述该电路的工作原理,并通过电路仿真加以验证。此外,采用射频MOSFET开关和同轴电缆搭建一台原理样机,在负载匹配时,实现了在开关频率500kHz时输出脉冲频率1MHz、输出脉冲电压幅值4倍于直流电源电压20ns的短脉冲。

脉冲快放电激励S_2激光器电源的研究(英文)

选择Blumlein电路作为放电电源的主电路,建立了Blumlein电路的离散化等效模型,利用该模型对电路进行仿真研究与优化设计,选取一组电路元件参数作为装调放电电路的依据,设计并制作了传输线电容与储能电容器,大大减小了电路寄生参数,提高了电路性能。实验结果表明,该放电电源的输出电压上升沿达到5.08 ns的设计指标,且工作稳定,对激光器的正常工作起了重要的作用。

锶、钙离子复合激光放电电路的研究

在脉冲放电激励的锶、钙离子复合激光器中，分别对三种不同放电电路的电流脉冲波形进行了测量和分析，发现采用非对称Ｂｌｕｍｌｅｉｎ电路能有效消除放电电流脉冲后沿的振荡，有利于增加激光脉冲能量和激光平均功率。

非对称Blumlein电路在锶离子复合激光器中的作用

脉冲放电Sr^+离子复合激光器使用非对称Blumlein电路,得到的放电电流脉冲后沿陡峭,且没有起伏。极大激光平均功率高达524mW。

锶、钙离子复合激光放电电路的实验研究

在纵向脉冲放电激励的锶、钙离子复合激光器中，分别对三种不同放电电路的电流脉冲波形进行了测量和分析，发现采用非对称Blumlein电路能有效消除放电电流脉冲的后沿振荡，有利于增加激光脉冲能量和激光平均功率。

掺氢与激励电路对钡蒸气激光输出特性的影响

对用Blumlein电路放电激励的钡蒸气激光在掺氢和不掺氢时的输出特性进行了实验研究 .结果表明 ,用掺氢1 5 %的氖气作缓冲气体能使激光功率增加近 2倍 .在此基础上 ,进一步比较了相互作用电路与Blumlein电路时钡蒸气激光的输出特性 ,发现相互作用电路能显著提高钡蒸气激光的输出功率和效率 ,获得了 3W最大功率和 0 4 %效率的 1 5 μm波长激光输出 .测量并分析了各工作参量与激光功率之间的关系 。

硫双原子分子激光器脉冲快放电电源的研究

选择Blumlein电路作为硫双原子分子激光器的激发电路,为了在十几ns的时间内得到快速脉冲辉光放电,在分析该电路原理与特点的基础上,进行参数的优化设计。实验结果表明,该放电电源的输出电压上升沿达到5.08ns的设计指标,且工作稳定,对激光器的正常工作起了重要的作用。

锶、钙离子复合激光激励电路的分析

对Sr+、Ca+复合激光所用的Blumlein电路的放电过程和脉冲波形进行了计算机模拟。在相同电路参数时,经模拟得到的放电管电流脉冲波形和实测的波形相一致。给出了该电路中各元件上放电脉冲波形间的时间关系,明确了放电过程的先后次序以及对应放电管的击穿电压和时刻。计算和比较了不同电路参数组合时流过放电管的电流脉冲波形,按照复合激光对放电电流脉冲后沿的要求,获得了一组较佳的电路参数。