[發明專利]一種特斯拉升壓脈沖源與方法

在審

• 申請號: 201710925970.6
• 申請日: 2017-10-05
• 公開（公告）號: CN109617539A
• 公開（公告）日: 2019-04-12
• 發明（設計）人: 李俊杰;其他發明人請求不公開姓名
• 申請（專利權）人: 李俊杰
• 主分類號: H03K3/49
• 分類號: H03K3/49
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

一種特斯拉升壓脈沖源與方法，包括依次連接的脈沖發生器、特斯拉變壓器、峰化電容、自擊穿開關、輻射器或傳導注入器，其特征在于，所述的脈沖發生器產生的脈沖經特斯拉變壓器升壓后給峰化電容充電，峰化電容電壓升到一定數值后，自擊穿開關導通，給輻射器或傳導注入器傳送高電壓脈沖；通過測量脈沖激勵產生衰減振蕩波周期的方法，得到諧振頻率，并通過調整可調位置磁芯的方法來實現初級與次級的諧振頻率相等，達到特斯拉變壓器對脈沖的升壓，實現產生高電壓脈沖的簡化與可靠，并降低成本。

技術領域

本發明涉及一種高壓脈沖源與方法，特別是一種特斯拉變壓器升壓用于脈沖輻射源與注入源的裝置與方法。

背景技術

信息化社會，電磁脈沖對電子信息設備產生巨大威脅。常見的電磁脈沖主要有雷電電磁脈沖和核電磁脈沖，尤其是核電磁脈沖威脅最大。國際電工委員 IEC61000-2-9 標準和美國軍用標準 MIL-STD-461、MIL-STD-188-125 中規定電磁脈沖波形和試驗方法。為了研究電磁脈沖對電子信息設備的效應，人們常常建造各種電磁脈沖源來模擬。脈沖源的電壓從幾十千伏到幾百千伏，甚至更高。隨著電子電工技術的發展，各種電磁脈沖模擬技術得到極大發展。有界波電磁脈沖模擬器是產生垂直極化電磁脈沖電場的模擬裝置，能夠產生高空核電磁脈沖地面環境，廣泛應用于輻射敏感度研究、屏蔽效能研究、電纜耦合效應研究和生物效應研究等。從近些年來頒布的 HEMP 標準波形看，電磁脈沖波形上升時間越來越快，高頻分量所占的份量越來越多。國際電工委員 IEC61000-2-9 標準和美國軍用標準MIL-STD-461E 中規定的核電磁脈沖波形，脈沖前沿 t_r（10%~90%）為 1.8ns~2.8ns，半峰寬為 23±5ns，峰值電場強度為50kV/m。MIL-STD-188-125 中規定短脈沖注入電流的脈沖前沿 t_r（10%~90%）小于20ns，半峰寬為 500~550ns。這兩種脈沖源電壓幅度高達250~350kV，傳統的升壓方法是使用Marx方案，實現起來很復雜，調試也很困難。Marx升壓方案是用多個脈沖電容與開關串聯，通過充電電路、接地電路和觸發電路巧妙地實現對脈沖電容并聯充電、串聯放電達到升壓。這種升壓方案的充電電路、接地電路和觸發電路很復雜，調試安裝過程中稍有不合適就不能成功，脈沖發不出來，升壓效率不高，通常效率在70~80%左右，而且建造成本也很高。

發明內容

針對現有的高壓脈沖源所存在的問題和不足，本發明的目的是設計一種特斯拉變壓器升壓的脈沖源與方法，實現電磁脈沖輻射與注入的簡便、高效、可靠，并降低成本。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

一種特斯拉升壓脈沖源，包括依次連接的脈沖發生器、特斯拉變壓器、峰化電容、自擊穿開關、輻射器或傳導注入器，其特征在于，所述的脈沖發生器產生的脈沖經特斯拉變壓器升壓后給峰化電容充電，峰化電容電壓升到一定數值后，自擊穿開關導通，給輻射器或傳導注入器傳送高壓脈沖。

所述的脈沖發生器包括依次連接的直流高壓源、充電隔離電阻、儲能電容、放電開關。

所述的特斯拉變壓器的初級線圈與脈沖發生器的儲能電容構成初級諧振電路，特斯拉變壓器的次級線圈與峰化電容構成次級諧振電路。

所述的初級諧振電路中包圍著可調位置磁芯，通過調整可調位置磁芯使初級諧振電路的諧振頻率等于次級諧振電路諧振頻率。

所述的自擊穿開關，包括圓柱狀的絕緣封閉支撐外殼、固定電極、可調電極、油介質與氣體介質兩層組合絕緣介質。

所述的自擊穿開關的可調電極，由安裝有光電位置檢測的氣動分度盤來調節。

所述的傳導注入器，在其始端安裝脈沖源內阻，緊挨內阻安裝有高頻羅氏線圈與低頻羅氏線圈測量注入器的注入電流，高頻羅氏線圈與低頻羅氏線圈的輸出連接匹配網絡，通過匹配網絡輸出兼顧高頻與低頻的寬頻率范圍注入電流的監測信號。