[發(fā)明專利]一種脈沖調(diào)制器

在審

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• 申請日: 2019-05-07
• 公開（公告）號: CN110149106A
• 公開（公告）日: 2019-08-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉永芳;谷鳴;吳勇華;袁啟兵
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院上海應(yīng)用物理研究所
• 主分類號: H03K3/011
• 分類號: H03K3/011;H03K7/00
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司 31002
• 代理人: 鄧琪

本發(fā)明提供了一種脈沖調(diào)制器，包括一油缸箱體，所述油缸箱體外設(shè)有一電容充電電源，所述油缸箱體內(nèi)設(shè)有通過一主電纜與該電容充電電源依次相連的脈沖成型網(wǎng)絡(luò)和脈沖變壓器的初級線圈，所述電容充電電源和脈沖成型網(wǎng)絡(luò)之間的主電纜與一位于所述油缸箱體內(nèi)部的一觸發(fā)電路相連，該脈沖變壓器的次級線圈與一負載速調(diào)管相連，所述油缸箱體上插設(shè)有一對外接口盒，該對外接口盒插入油缸箱體的部分與所述觸發(fā)電路相連。本發(fā)明的脈沖調(diào)制器將脈沖成型網(wǎng)絡(luò)，脈沖變壓器，速調(diào)管等都安裝在一個密閉的裝有絕緣油的油缸內(nèi)，使其體積緊湊；且采用集成化的油缸設(shè)計，僅僅通過對外接口盒與外界信號進行交換，因此EMI性能好。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及直線加速器脈沖功率技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種脈沖調(diào)制器。

背景技術(shù)

直線加速器的微波功率源系統(tǒng)是由速調(diào)管及脈沖調(diào)制器組成。微波功率源系統(tǒng)是將50Hz連續(xù)低功率的工業(yè)用電轉(zhuǎn)換為脈沖高功率的微波電磁場。圖1是現(xiàn)有的直線加速器微波功率源系統(tǒng)的功能框圖，速調(diào)管將脈沖調(diào)制器輸出的高壓脈沖信號調(diào)制為微波電磁場，然后通過波導(dǎo)與耦合裝置饋入加速結(jié)構(gòu)加速帶電粒子。

圖2是現(xiàn)有的電子直線加速器微波功率源系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。主要由脈沖調(diào)制器201，速調(diào)管202，能量倍增器203及加速管204組成。脈沖調(diào)制器201通過一位于油缸內(nèi)的脈沖變壓器205向速調(diào)管202提供一個高壓脈沖信號作為其輸入注電壓。速調(diào)管202將低功率微波調(diào)制成高功率微波。速調(diào)管輸出的高功率微波進一步通過能量倍增器203倍增之后饋入加速管給加速管204中的電子提供功率。

其中，直線加速器加速粒子是通過高功率微波實現(xiàn)的，直線加速器的微波功率源是由脈沖調(diào)制器201及速調(diào)管202組成的。因此，脈沖調(diào)制器201輸出脈沖電壓的穩(wěn)定性直接影響到微波功率的穩(wěn)定性，進而影響到加速粒子的束流品質(zhì)。

現(xiàn)有技術(shù)中的脈沖調(diào)制器201與脈沖變壓器205所在的油缸是分離的兩個部分，兩者需要通過高壓傳輸電纜Y連接，如圖2所示。這種將脈沖調(diào)制器分成兩部分的設(shè)計方案增加了各部分之間的電氣連接接口，這樣就降低了系統(tǒng)的EMI性能。而且這種設(shè)計方案使得脈沖調(diào)制器的體積很大，不宜用于地下隧道等體積緊湊的場所。此外，對直線加速器來說，能量穩(wěn)定性是一個重要的技術(shù)指標。脈沖調(diào)制器輸出高壓的重復(fù)穩(wěn)定性直接影響微波功率源的穩(wěn)定性進而影響直線加速器電子束的能量穩(wěn)定性。高壓脈沖調(diào)制器變壓器次級高壓達到數(shù)百千伏，這對脈沖調(diào)制器的工藝設(shè)計提出了高要求。而脈沖調(diào)制器的高電壓同時會產(chǎn)生強烈的電磁干擾，這些電磁干擾會影響到電源系統(tǒng)，低電平系統(tǒng)等低壓系統(tǒng)，進而影響能量穩(wěn)定性。隨著加速器技術(shù)的發(fā)展，對脈沖調(diào)制器高穩(wěn)定性，小體積，低EMI泄露的要求越來越高。國產(chǎn)現(xiàn)有的調(diào)制器都采用空氣中工作及風(fēng)冷open-air的設(shè)計方式[張建華，尚雷等，130MW大功率線型脈沖調(diào)制器的設(shè)計與研究，雷達科學(xué)與技術(shù)]，其在穩(wěn)定性、體積和EMI性能等方面依然存在缺陷。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種緊湊型油缸內(nèi)的脈沖調(diào)制器，以進一步減小脈沖調(diào)制器的體積，提高脈沖調(diào)制器的穩(wěn)定性和EMI性能。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種脈沖調(diào)制器，包括一油缸箱體，所述油缸箱體外設(shè)有一電容充電電源，所述油缸箱體內(nèi)設(shè)有通過一主電纜與該電容充電電源依次相連的脈沖成型網(wǎng)絡(luò)和脈沖變壓器的初級線圈，所述電容充電電源和脈沖成型網(wǎng)絡(luò)之間的主電纜與一位于所述油缸箱體內(nèi)部的一觸發(fā)電路相連，該脈沖變壓器的次級線圈與一負載速調(diào)管相連，所述油缸箱體上插設(shè)有一對外接口盒，該對外接口盒插入油缸箱體的部分與所述觸發(fā)電路相連。

所述脈沖成型網(wǎng)絡(luò)由多級的脈沖電容依次并聯(lián)組成，每一級脈沖電容的其中一個電極與下一級脈沖電容的對應(yīng)電極之間分別連接一個電感，最后一級電容的兩端并聯(lián)有一截尾電路，所述對外接口盒插入油缸箱體的部分與所述截尾電路相連。

所述脈沖變壓器的初級線圈接地，并與一阻尼及匹配網(wǎng)絡(luò)并聯(lián)，所述對外接口盒插入油缸箱體的部分與所述阻尼及匹配網(wǎng)絡(luò)相連。