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长脉冲高功率微波驱动源放电过程研究

王淦平 向飞 谭杰 曹绍云 罗敏 康强 常安碧

长脉冲高功率微波驱动源放电过程研究

王淦平, 向飞, 谭杰, 曹绍云, 罗敏, 康强, 常安碧
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  • 从理论上分析了充放电时高功率微波(HPM)驱动源——水介质脉冲形成线(PFL)上的波过程,提出了形成线放电过程的等效分析方法,得到了输出脉冲波形平顶畸变与PFL充电电压波形的关系,并使用Pspice软件对等效分析的结果进行了模拟验证.开展了基于水介质脉冲形成线的高功率微波驱动源的实验研究,并依据等效分析法得出的结论,通过控制激光触发开关的导通时间,明显减小了输出脉冲波形平顶的畸变,得到了幅值数百kV、脉宽约150 ns、平顶约60 ns的脉冲电压.
    • 基金项目: 国家高技术研究发展计划项目资助的课题.
    [1]

    Fang J Y, Liu G Z, Li P, Wang H J, Huang W H 1999 High Power Laser and Particle Beams 11 639( in Chinese)[方进勇、 刘国治、丽 萍、王宏军、黄文华 1999 强激光与粒子束 11 639] 〖2] Liu G Z, Liu J Y, Huang W H, Zhou J S, Song X X, Ning H 2000 Chin. Phys. 9 757

    [2]

    Korovin S D, Gubanov V P, Gunin A V, Pegel I V, Stepchenko A S 2001 IEEE International Conference on Pulsed Power Plasma Science p1249

    [3]

    Gubanov V P, Gunin A V, Korovin S D, Stepchenko A S 2001 IEEE International Conference on Pulsed Power Plasma Science p336

    [4]

    Huang H, Fan Z K, Tan J, Ma Q S, Gan Y Q, Chang A B 2004 Acta Phys. Sin. 53 1129(in Chinese)[黄 华、范植开、谭 杰、马乔生、甘延青、常安碧 2004 物理学报 53 1129 ]

    [5]

    Huang H, Luo X, Lei L R, Luo G Y, Zhang B Z, Jin X, Tan J 2010 Acta Phys. Sin. 59 1907(in Chinese)[黄 华、罗 雄、雷禄容、罗光耀、张北镇、金 晓、谭 杰 2010 物理学报 59 1907 ]

    [6]

    Wang G P, Chang A B, Xiang F, Tan J 2009 High Power Laser and Particle Beams 21 477(in Chinese)

    [7]

    Kim A A, Kovalchuk B M, Bastrikov A N, Durakov V G 2001 IEEE International Conference on Pulsed Power Plasma Science p433

    [8]

    Yang J H, Zhong H H, Shu T, Zhang J D, Liu J L, Feng J H, Zhou X 2005 High Power Laser and Particle Beams 17 1191(in Chinese)[杨建华、钟辉煌、舒 挺、张建德、刘金亮、冯加怀、周 相 2005 强激光与粒子束 17 1191]

    [9]

    Liu X S 2005 High Pulsed Power Technology (Beijing: National Defence Industrial Press) p129 (in Chinese)[刘锡三 2005 高功率脉冲技术 (北京:国防工业出版社) 第129页]

    [10]

    Wang Y 1991 High Power Pulsed Power Supply (Beijing: Atomic Energy Press) p52 (in Chinese)[王莹 1991高功率脉冲电源 (北京: 原子能出版社) 第52页]

    [11]

    Xiang F, Tan J, Zhang Y H, Wang G P, Luo M, Cao S Y, Kang Q, Gong S G, Luo G Y, Li C X, Jin H, Zhang B Z 2010 Acta Phys. Sin. 59 4620(in Chinese)[向 飞、谭 杰、张永辉、王淦平、罗 敏、曹绍云、康 强、龚胜刚、罗光耀、李春霞、金 晖、张北镇 2010 物理学报 59 4620]

  • [1]

    Fang J Y, Liu G Z, Li P, Wang H J, Huang W H 1999 High Power Laser and Particle Beams 11 639( in Chinese)[方进勇、 刘国治、丽 萍、王宏军、黄文华 1999 强激光与粒子束 11 639] 〖2] Liu G Z, Liu J Y, Huang W H, Zhou J S, Song X X, Ning H 2000 Chin. Phys. 9 757

    [2]

    Korovin S D, Gubanov V P, Gunin A V, Pegel I V, Stepchenko A S 2001 IEEE International Conference on Pulsed Power Plasma Science p1249

    [3]

    Gubanov V P, Gunin A V, Korovin S D, Stepchenko A S 2001 IEEE International Conference on Pulsed Power Plasma Science p336

    [4]

    Huang H, Fan Z K, Tan J, Ma Q S, Gan Y Q, Chang A B 2004 Acta Phys. Sin. 53 1129(in Chinese)[黄 华、范植开、谭 杰、马乔生、甘延青、常安碧 2004 物理学报 53 1129 ]

    [5]

    Huang H, Luo X, Lei L R, Luo G Y, Zhang B Z, Jin X, Tan J 2010 Acta Phys. Sin. 59 1907(in Chinese)[黄 华、罗 雄、雷禄容、罗光耀、张北镇、金 晓、谭 杰 2010 物理学报 59 1907 ]

    [6]

    Wang G P, Chang A B, Xiang F, Tan J 2009 High Power Laser and Particle Beams 21 477(in Chinese)

    [7]

    Kim A A, Kovalchuk B M, Bastrikov A N, Durakov V G 2001 IEEE International Conference on Pulsed Power Plasma Science p433

    [8]

    Yang J H, Zhong H H, Shu T, Zhang J D, Liu J L, Feng J H, Zhou X 2005 High Power Laser and Particle Beams 17 1191(in Chinese)[杨建华、钟辉煌、舒 挺、张建德、刘金亮、冯加怀、周 相 2005 强激光与粒子束 17 1191]

    [9]

    Liu X S 2005 High Pulsed Power Technology (Beijing: National Defence Industrial Press) p129 (in Chinese)[刘锡三 2005 高功率脉冲技术 (北京:国防工业出版社) 第129页]

    [10]

    Wang Y 1991 High Power Pulsed Power Supply (Beijing: Atomic Energy Press) p52 (in Chinese)[王莹 1991高功率脉冲电源 (北京: 原子能出版社) 第52页]

    [11]

    Xiang F, Tan J, Zhang Y H, Wang G P, Luo M, Cao S Y, Kang Q, Gong S G, Luo G Y, Li C X, Jin H, Zhang B Z 2010 Acta Phys. Sin. 59 4620(in Chinese)[向 飞、谭 杰、张永辉、王淦平、罗 敏、曹绍云、康 强、龚胜刚、罗光耀、李春霞、金 晖、张北镇 2010 物理学报 59 4620]

  • [1] 方进勇, 江伟华, 黄惠军, 张治强, 黄文华. 基于圆柱谐振腔的高功率微波脉冲压缩系统. 物理学报, 2011, 60(4): 048404. doi: 10.7498/aps.60.048404
    [2] 周东方, 余道杰, 杨建宏, 侯德亭, 夏蔚, 胡涛, 林竞羽, 饶育萍, 魏进进, 张德伟, 王利萍. 基于混合大气传输模型的单脉冲高功率微波大气击穿理论与实验研究. 物理学报, 2013, 62(1): 014207. doi: 10.7498/aps.62.014207
    [3] 李正红, 孟凡宝, 常安碧, 黄 华, 马乔生. 两腔高功率微波振荡器研究. 物理学报, 2005, 54(8): 3578-3583. doi: 10.7498/aps.54.3578
    [4] 蔡利兵, 王建国. 介质表面高功率微波击穿的数值模拟. 物理学报, 2009, 58(5): 3268-3273. doi: 10.7498/aps.58.3268
    [5] 唐涛. 高功率微波土壤击穿的数值验证研究. 物理学报, 2015, 64(4): 045203. doi: 10.7498/aps.64.045203
    [6] 黄华, 吴洋, 刘振帮, 袁欢, 何琥, 李乐乐, 李正红, 金晓, 马弘舸. 锁频锁相的高功率微波器件技术研究. 物理学报, 2018, 67(8): 088402. doi: 10.7498/aps.67.20172684
    [7] 吴洋, 唐传祥, 许州, 徐勇, 金晓, 常安碧, 李正红, 黄华, 刘忠, 罗雄, 马乔生. 低功率驱动的高功率微波放大器实验研究. 物理学报, 2011, 60(4): 044102. doi: 10.7498/aps.60.044102
    [8] 李国林, 舒挺, 袁成卫, 张军, 靳振兴, 杨建华, 钟辉煌, 杨杰, 武大鹏. 一种高功率微波空间滤波器的设计与初步实验研究. 物理学报, 2010, 59(12): 8591-8596. doi: 10.7498/aps.59.8591
    [9] 蔡利兵, 王建国. 介质表面高功率微波击穿中释气现象的数值模拟研究. 物理学报, 2011, 60(2): 025217. doi: 10.7498/aps.60.025217
    [10] 马振洋, 柴常春, 任兴荣, 杨银堂, 乔丽萍, 史春蕾. 不同样式的高功率微波对双极晶体管的损伤效应和机理. 物理学报, 2013, 62(12): 128501. doi: 10.7498/aps.62.128501
    [11] 魏进进, 周东方, 余道杰, 胡涛, 侯德亭, 张德伟, 雷雪, 胡俊杰. 高功率微波作用下O-离子解吸附产生种子电子过程. 物理学报, 2016, 65(5): 055202. doi: 10.7498/aps.65.055202
    [12] 冉茂怡, 胡耀垓, 赵正予, 张援农. 高功率微波注入对流层对氟利昂的影响. 物理学报, 2017, 66(4): 045101. doi: 10.7498/aps.66.045101
    [13] 李志刚, 程立, 袁忠才, 汪家春, 时家明. 高功率微波作用下等离子体中的雪崩效应研究. 物理学报, 2017, 66(19): 195202. doi: 10.7498/aps.66.195202
    [14] 左春彦, 高飞, 戴忠玲, 王友年. 高功率微波输出窗内侧击穿动力学的PIC/MCC模拟研究. 物理学报, 2018, 67(22): 225201. doi: 10.7498/aps.67.20181260
    [15] 李伟, 刘永贵. 类磁控管结构的理论分析. 物理学报, 2012, 61(2): 021103. doi: 10.7498/aps.61.021103
    [16] 王冬, 陈代兵, 秦奋, 范植开. 双频磁绝缘线振荡器二维周期结构研究. 物理学报, 2009, 58(10): 6962-6972. doi: 10.7498/aps.58.6962
    [17] 秦奋, 王冬, 陈代兵, 文杰. L波段高阶模抑制型磁绝缘线振荡器研究. 物理学报, 2012, 61(9): 094101. doi: 10.7498/aps.61.094101
    [18] 陈代兵, 张运俭, 张北镇, 王冬, 秦奋, 文杰, 金晓, 吴勇, 于爱民. 磁绝缘线振荡器阴极烧蚀与电压波形的关系研究. 物理学报, 2013, 62(1): 012901. doi: 10.7498/aps.62.012901
    [19] 罗勇, 李宏福, 谢仲怜, 喻胜, 邓学, 赵青, 徐勇. 含有吸收介质的突变结构腔体场匹配分析. 物理学报, 2004, 53(1): 229-234. doi: 10.7498/aps.53.229
    [20] 黄华, 范植开, 谭杰, 马乔生, 甘延青, 常安碧. 长脉冲相对论速调管中束流脉冲缩短的研究. 物理学报, 2004, 53(4): 1129-1135. doi: 10.7498/aps.53.1129
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出版历程
  • 收稿日期:  2010-07-19
  • 修回日期:  2010-09-05
  • 刊出日期:  2011-07-15

长脉冲高功率微波驱动源放电过程研究

  • 1. 中国工程物理研究院应用电子学研究所,绵阳 621900
    基金项目: 

    国家高技术研究发展计划项目资助的课题.

摘要: 从理论上分析了充放电时高功率微波(HPM)驱动源——水介质脉冲形成线(PFL)上的波过程,提出了形成线放电过程的等效分析方法,得到了输出脉冲波形平顶畸变与PFL充电电压波形的关系,并使用Pspice软件对等效分析的结果进行了模拟验证.开展了基于水介质脉冲形成线的高功率微波驱动源的实验研究,并依据等效分析法得出的结论,通过控制激光触发开关的导通时间,明显减小了输出脉冲波形平顶的畸变,得到了幅值数百kV、脉宽约150 ns、平顶约60 ns的脉冲电压.

English Abstract

参考文献 (11)

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