Исследование процессов формирования квазипрямоугольных сильноточных наносекундных импульсов для релятивистских СВЧ-генераторов

• Автор: Кладухин, Владимир Викторович
• Шифр специальности: 01.04.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 117 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение
§ 1. Актуальность работы
§2. Цель работы
§3. Научная новизна
§4. Практическая значимость
§5. Апробация результатов работы
§6. Личный вклад автора
§7. Публикации
§8. Структура и объём диссертации
Глава 1. Формирование квазипрямоугольных наносекундных
импульсов
§ 1. Формирующие свойства двухпроводных линий
с коммутаторами Л(/)£(7)-типа
§2. Формирующие свойства двухпроводных линий
с коммутаторами Ж-типа
§3. Форсирование фронта импульса в искровых разрядниках
Выводы
Глава 2. Трансформаторный заряд формирующих линий
§1. Трансформатор в резонансном режиме (трансформатор Тесла)
Выводы
§2. Трансформатор в чопперном режиме
Выводы
§3. Трансформатор в квазигармоническом режиме
Выводы

Глава 3. Бестрансформаторные схемы заряда емкостных
накопителей
§1. Преобразователь бустерного типа
Выводы
§2. Преобразователь чопперного типа
Выводы
Глава 4. Генераторы высоковольтных наносекундных импульсов
§ 1. Генератор наносекундных импульсов на основе коаксиальной
линии с комбинированной изоляцией
§2. Генератор наносекундных импульсов на основе коаксиальной
линии с газовой изоляцией
§3. Г енератор наносекундных импульсов на основе двойной
коаксиальной линии
Выводы
Заключение
Литература

ВВЕДЕНИЕ
§1. Актуальность работы
В диссертации рассматриваются вопросы создания мощных высоковольтных источников наносекундных импульсов, ориентированных на формирование сильноточных релятивистских пучков электронов, для СВЧ-генераторов гигаваттного уровня мощности [1*-3*], в которых формирование электронных пучков осуществляется с помощью кромочных взрывоэмиссионных катодов путём подачи на них высоковольтных импульсов напряжения (ускоряющих импульсов) с коротким (наносекундным) фронтом [4*,5*]. При создании СВЧ-генераторов с высокой средней мощностью, достигаемой путём реализации импульснопериодических режимов формирования импульсов, повышенные требования предъявляются, как к эффективности процессов конвертирования энергии электронных пучков в энергию СВЧ-излучения, так и к эффективности процессов формирования ускоряющих импульсов [6*-10*]. Учитывая, что для эффективной работы релятивистских СВЧ-генераторов необходимо иметь однородные электронные пучки с короткими временами нарастания и спада электронного тока,' генераторы ускоряющих импульсов должны обеспечивать эффективное формирование ускоряющих импульсов квазипрямоугольной формы.
Для получения ускоряющих импульсов мультигигаваттного уровня мощности и наносекундной длительности, могут быть использованы различные «механизмы» компрессии потока мощности, получаемого от сравнительно маломощных первичных источников питания [11 *-14*]. Однако импульсы мультигигаваттной мощности и квазипрямоугольной формы - импульсы с малой длительностью фронтов и срезов (спадов импульсов), и относительно высокой частотой их следования, как правило, удаётся получать на основе процессов разряда одинарных или двойных коаксиальных формирующих линий (сокращённо ОФЛ и ДФЛ) и коммутаторов, выполненных в виде управляемых газовых разрядников высокого давления [6*-8*, 15*-20*, 27*, 28*]. При этом, большой

Глава 2. Трансформаторный заряд формирующих линий
Заряд формирующих линий сильноточных наносекундных генераторов осуществляется с помощью преобразователей, обеспечивающих многократное повышение напряжения первичных источников питания. Эти преобразователи, вместе с коммутаторами формирующих линий, во многом, определяют конструкцию генераторов и их потребительские свойства. Поэтому одной из важнейших задач является разработка схем и конструкций зарядных устройств, повышение эффективности реализуемых в них процессов. Так как в .генераторах, реализующих импульсно-периодические режимы формирования импульсов с высокой частотой их следования, часто используется трансформаторная схема заряда формирующих линий, то анализу возможностей трансформаторных режимов заряда емкостных накопителей и посвящена настоящая глава.
§1. Трансформатор в резонансном режиме (трансформатор Тесла)
Трансформатор Тесла широко используется для передачи энергии в схемах с повышением напряжения и представляет собой систему двух индуктивносвязанных колебательных ЖХ'-коптуров, в которой реализуется процесс передачи энергии из емкостного накопителя (Су) первичного контура в емкостной накопитель (С2) вторичного контура, в рассматриваемом случае это емкость формирующей линии [21 *-24*]. Инициирование процесса передачи энергии из первичного накопителя во вторичный осуществляется коммутацией ключа первичного контура. В нагрузку энергия передаётся после коммутации ключа вторичного контура, при этом скорость передачи энергии в нагрузку существенно выше скорости передачи энергии между контурами трансформатора.