[实用新型]一种新型脉冲形成网络

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种脉冲形成网络，具体涉及一种三电容结构的脉冲形成网络，属于脉冲功率技术领域，主要用于高电压脉冲方波的产生。 

背景技术

在脉冲功率系统中，脉冲形成线是重要的部件之一，20世纪60年代，英国的J.C.马丁提出了利用形成线获得纳秒高压脉冲的概念。经过几十年的努力，脉冲形成线已经成功应用于各种不同类型的脉冲功率装置中。然而，作为高功率脉冲源关键部件的脉冲形成线，目前都存在体积较大的问题，亟待解决。 

脉冲形成网络是由若干电容和电感按一定方式连接并能产生给定宽度脉冲方波的集中参数回路，脉冲形成网络是产生微秒级长脉冲的主要技术途径，是线型脉冲调制器的关键部件之一。 

传统的脉冲形成网络一般采用多个LC回路串联在一起。理论计算表明，LC回路的网络级数越多，脉冲宽度越稳定，但实际工业应用中因为薄膜电容脉冲形成网络受传统薄膜电容工艺的限制，体积大、笨重，而陶瓷电容脉冲形成网络受陶瓷电容工艺的限制，寿命短、阻抗大、储能密度低，可靠性差；所以过多的LC回路往往造成最终的脉冲形成网络体积巨大，不能满足实际使用。而减少LC回路的网络级数又不能得到理想的脉冲，因此寻求体积小、电压传输效率高、储存能量大的脉冲形成网络对于脉冲功率技术的小型化及实用化发展具有重要意义。 

发明内容

本实用新型克服了现有技术中的不足，提出了一种三电容结构的新型脉冲形成网络，其结构简单，网络级数少，体积小，储能密度高，可实现脉冲方波输出。 

本实用新型采用如下技术方案：一种新型脉冲形成网络，所述网络由第一级脉冲电容、第二级脉冲电容、第三级脉冲电容依次并联组成，所述三级脉冲电容的每一级脉冲电容包括第一输出电极和第二输出电极，第一级脉冲电容的两个输出电极与负载端之间分别连接一个电感；每级脉冲电容与下一级脉冲电容的第一输出电极之间、第二输出电极之间分别连接一个电感。 

在上述技术方案中，所述每一级脉冲电容的电容值和每一个电感的电感值根据负载要求的脉冲宽度和特性阻抗确定。 

在上述技术方案中，所述脉冲宽度和特性阻抗通过下述公式计算： 

   

其中：为脉冲宽度 ，Z₀为特性阻抗 ，C₁为第一级脉冲电容的电容值，

C₂为第二级脉冲电容的电容值，C₃为第三级脉冲电容的电容值，

L_C1为第一级脉冲电容C₁的自身电感值，

L_C2为第二级脉冲电容C₂的自身电感值，

L_C3为第三级脉冲电容C₃的自身电感值，

L₁为第一级脉冲电容的两个输出电极与负载之间的电感值，

L₂为第一级脉冲电容与第二级脉冲电容之间的电感值，

L₃为第二级脉冲电容与第三级脉冲电容之间的电感值。

在上述技术方案中，所述C₁、 C₂、C₃的电容值不同，L₁、L₂、L₃的电感值不同。 

优先的，所述C₃的电容值大于C₂的电容值， C₂的电容值大于C₁的电容值。 

在上述技术方案中，所述每级脉冲电容器的种类为薄膜介质电容器、或为陶瓷介质电容器、或为复合介质电容器。 

本实用新型的优点在于：本实用新型中的脉冲形成网络采用高压脉冲电容器作为储能单元，其具有储能密度大的优势，而采用三电容脉冲形成系统，减少了脉冲形成网络的级数，克服了单电容系统无法形成脉冲方波的缺点，与双电容结构脉冲成形网络（专利申请号2013101532966）不同，其中多出的一级电容可以很容易调节脉冲方波平顶的前段、中段和后段，其脉冲方波波形的顶部比两电容结构的脉冲输出波形更平稳，同时克服了更多级脉冲网络很难调节的缺点，可实现脉冲方波波形的稳定输出，该脉冲形成网络结构紧凑、可应用于百纳秒级的紧凑型高功率长脉冲功率系统。 

附图说明

本实用新型将通过实施例并参照附图的方式说明，其中： 

图1是本实用新型的电路图；

图2是模拟波形。