[发明专利]一种低电感同轴辐射状匹配负载

说明书

本发明涉及脉冲功率技术领域，具体涉及一种低电感同轴辐射状匹配负载。解决上述现有匹配负载由于结构问题，易产生较大电感，使得脉冲方波的上升时间较长，和对脉冲同轴线的测量过程复杂的问题。包括匹配负载环、高压电阻、低压电阻、电缆接头和直通螺杆；匹配负载环包括同轴嵌套且均为空心的匹配负载内环、匹配负载中间环和匹配负载外环；多个高压电阻圆周均布且径向固定在匹配负载内环和负载中间环之间并且并联；多个低压电阻圆周均布且径向固定在匹配负载中间环和匹配负载外环之间并且并联；多个并联的高压电阻与多个并联的低压电阻串联；电缆接头与匹配负载中间环电连接；匹配负载外环接地；匹配负载内环用于外接高电压脉冲Ui。

技术领域

本发明涉及脉冲功率技术领域，具体涉及一种低电感同轴辐射状匹配负载。

背景技术

在脉冲功率技术中，对脉冲大电流测量探头进行标定具有重要意义。常见的脉冲电流测量探头主要有Rogowski线圈和小电阻分流器等。目前，由于缺乏不确定度可溯源性的电流标定平台，众多脉冲功率装置的电流探头都不能给出可信度较高的测量结果及其不确定度。而电流测量探头是分析脉冲功率装置安全、稳定运行的关键部件，测量探头的测量结果欠准确、不可靠，将极大地掩盖装置可能出现的故障，甚至引起装置运行失败。

对脉冲电流测量探头进行标定，主要从两个方面进行考虑，其一为幅值标定，其二为响应标定。幅值标定主要对探头的灵敏度进行标定，即给出探头测量到的电流大小与待测电流大小的比值；响应标定主要对探头的频率特性进行标定，即考核探头的高频响应和低频响应能力。通过具有纳秒级上升时间和具有一定幅值的方波脉冲对脉冲电流测量探头进行标定是最为直接和最为理想的实现方法。

为了产生纳秒级上升时间且具有一定幅值的脉冲方波电流，可通过慢充电的脉冲同轴线向脉冲形成开关和匹配负载放电，当脉冲形成开关击穿后，即可在匹配负载上产生一个脉冲方波电流。该方法的关键是匹配负载要具有较低的结构电感，并能够承受一定的脉冲高电压。

脉冲同轴线终端的阻抗匹配能够保证脉冲方波没有反射波的叠加，从而保证了脉冲方波具有理想的上升时间和脉冲方波时间宽度。匹配负载的阻值对脉冲方波的幅值具有重要影响，当负载阻值较大时，产生的脉冲方波电流幅值较小，不利于脉冲电流测量探头的标定，且此时产生的脉冲方波电压过高，也不利于匹配负载的安全工作；当负载阻值较小时，虽然有利于产生较高幅值的脉冲方波电流，并且有利于匹配负载的安全工作，但具有较低阻抗的脉冲同轴线却不容易实现。匹配负载的结构电感对脉冲方波的上升时间具有重要影响，当匹配负载结构电感较大时，脉冲方波的上升时间较高，反之则脉冲方波的上升时间较低。

对上述方法产生的脉冲方波电流进行测量，还需要通过同轴匹配负载分析标定系统灵敏度和响应时间以及不确定度，也是脉冲电流测量探头标定中的关键问题之一。

发明内容

本发明的目的在于解决上述现有匹配负载由于结构问题，易产生较大电感，使得脉冲方波的上升时间较长，和对脉冲同轴线的测量过程复杂的问题。提供一种低电感和检测方便的低电感同轴辐射状匹配负载。

为实现上述目的，本发明提供的解决方案是，一种低电感同轴辐射状匹配负载，其特殊之处在于，包括金属导电材质的匹配负载环、多个高压电阻、与高压电阻数量一致的多个低压电阻和电缆接头；

所述匹配负载环包括同轴嵌套且均为空心的匹配负载内环、匹配负载中间环和匹配负载外环；

所述多个高压电阻圆周均布且径向固定在匹配负载内环和负载中间环之间并且并联；所述多个低压电阻圆周均布且径向固定在匹配负载中间环和匹配负载外环之间并且并联；

多个并联的高压电阻与多个并联的低压电阻通过匹配负载中间环串联；

所述电缆接头与匹配负载中间环电连接，用于外接同轴信号电缆Z的芯线；

所述匹配负载外环接地；所述匹配负载内环用于外接高电压脉冲Ui。