[發明專利]一種基于磁開關的重復頻率的倍壓方波發生器

有效

• 申請號: 201210382916.9
• 申請日: 2012-10-10
• 公開（公告）號: CN102916680A
• 公開（公告）日: 2013-02-06
• 發明（設計）人: 丁衛東;吳佳瑋;任航
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: H03K3/017
• 分類號: H03K3/017;H03K3/64
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 汪人和

1.一種基于磁開關的重復頻率的倍壓方波發生器，其特征在于，包括可調脈沖源、磁脈沖壓縮電路、方波倍壓Marx發生器和匹配負載；磁脈沖壓縮電路經可調脈沖源充電后，對方波倍壓Marx發生器并聯充電，方波倍壓Marx發生器充電完成后串聯放電至匹配負載獲得輸出方波脈沖；

磁脈沖壓縮電路包括與可調脈沖源并聯的電容C和與方波倍壓Marx發生器串聯的磁開關MS，電容C被可調脈沖源充電至峰值u₀時，磁開關MS飽和導通，電容C通過磁開關MS的飽和電感向方波倍壓Marx發生器充電；

方波倍壓Marx發生器包括N級充放電單元，每級充放電單元包括一個PFL、一對耦合電感對和一個磁開關，PFL通過耦合電感對連入電路且耦合電感對呈同名端方式連接于PFL，磁開關MS連接相鄰級PFL的屏蔽層與芯，與耦合電感對連接于每級PFL的同端或異端；在充電時，耦合電感對對N級PFL進行并聯充電，充電至峰值后各級的磁開關MS飽和導通，N級PFL串聯放電至匹配負載。

2.如權利要求1所述的基于磁開關的重復頻率的倍壓方波發生器，其特征在于，磁脈沖壓縮電路通過耦合電感對N級PFL進行并聯充電，每級PFL的等效阻抗Z₀、長度l、波傳播速度v參數均一致，PFL充電至峰值后各級磁開關MS同時飽和導通，N級PFL串聯對匹配負載放電；通過波過程每一級PFL在匹配負載上產生倍充電電壓、脈寬的方波脈沖，各級疊加獲得倍充電電壓、脈寬的重復頻率高壓方波脈沖。

3.如權利要求1所述的基于磁開關的重復頻率的倍壓方波發生器，其特征在于，所述的方波倍壓Marx發生器為形成線型Marx發生器，包括N級充放電單元，N級PFL并聯充電，每級的PFL同一端的屏蔽層、芯端口通過一對耦合電感連入電路，且此耦合電感對呈同名端方式連接于PFL；每級的PFL及耦合電感對的相關參數相同，N級PFL回路每一側的耦合電感同名端方向一致；

各級PFL通過磁開關MS串聯放電，第n+1級PFL的充電電流流入端通過磁開關MS與n級PFL的充電電流流出端相連，各級磁開關MS具有相同參數且耦合于同一磁芯；第N級PFL的線皮連接至匹配負載。

4.如權利要求3所述的基于磁開關的重復頻率的倍壓方波發生器，其特征在于，相鄰充放電單元的磁開關MS的充電電流流出端之并聯一個與充電電流流向相同的二極管。

5.如權利要求3所述的基于磁開關的重復頻率的倍壓方波發生器，其特征在于，在最末級磁開關MS與首級磁開關MS的充電電流流出端之并聯一個二極管。

6.如權利要求1所述的基于磁開關的重復頻率的倍壓方波發生器，其特征在于，所述的方波倍壓Marx發生器為形成線充放電端口隔離型Marx發生器，包括N級充放電單元，N級PFL并聯充電，每級PFL首端的屏蔽層、芯端口通過一對耦合電感連入電路，且此耦合電感對呈同名端方式連接于PFL，每級的PFL及耦合電感對的相關參數相同，N級PFL回路每一側的耦合電感同名端方向一致；

各級PFL通過磁開關串聯放電，第N+1級PFL的尾端線芯通過磁開關MS與第N級PFL的尾端線皮相連，第一級的PFL的線芯通過磁開關MS連接至地，各級磁開關MS具有相同參數且耦合于同一磁芯；第N級PFL的線皮連接至匹配負載。

7.如權利要求1所述的基于磁開關的重復頻率的倍壓方波發生器，其特征在于，所述的可調脈沖源為頻率、脈寬可調的脈沖源。

8.如權利要求1所述的基于磁開關的重復頻率的倍壓方波發生器，其特征在于，磁開關MS采用多個磁芯疊置并纏繞導線的方式構成，通過改變繞線匝數以及磁開關個數調節磁開關的參數：伏秒積α，即磁芯從負向飽和到正向飽和過程中磁通鏈的增加值，從而控制一定電壓下磁開關的飽和時間。

9.如權利要求1所述的基于磁開關的重復頻率的倍壓方波發生器，其特征在于，基于PFL的方波脈沖發生器所接負載為匹配負載NZ₀，N為級數，Z₀為PFL的特征阻抗。