[實用新型]一種脈沖調制器

有效

• 申請號: 201920641363.1
• 申請日: 2019-05-07
• 公開（公告）號: CN209823723U
• 公開（公告）日: 2019-12-20
• 發明（設計）人: 劉永芳;谷鳴;吳勇華;袁啟兵
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海應用物理研究所
• 主分類號: H03K3/011
• 分類號: H03K3/011;H03K7/00
• 代理公司: 31002 上海智信專利代理有限公司
• 代理人: 鄧琪

本實用新型提供了一種脈沖調制器，包括一油缸箱體，所述油缸箱體外設有一電容充電電源，所述油缸箱體內設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絡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絡之間的主電纜與一位于所述油缸箱體內部的一觸發電路相連，該脈沖變壓器的次級線圈與一負載速調管相連，所述油缸箱體上插設有一對外接口盒，該對外接口盒插入油缸箱體的部分與所述觸發電路相連。本實用新型的脈沖調制器將脈沖成型網絡，脈沖變壓器，速調管等都安裝在一個密閉的裝有絕緣油的油缸內，使其體積緊湊；且采用集成化的油缸設計，僅僅通過對外接口盒與外界信號進行交換，因此EMI性能好。

技術領域

本實用新型涉及直線加速器脈沖功率技術領域，具體涉及一種脈沖調制器。

背景技術

直線加速器的微波功率源系統是由速調管及脈沖調制器組成。微波功率源系統是將50Hz連續低功率的工業用電轉換為脈沖高功率的微波電磁場。圖1是現有的直線加速器微波功率源系統的功能框圖，速調管將脈沖調制器輸出的高壓脈沖信號調制為微波電磁場，然后通過波導與耦合裝置饋入加速結構加速帶電粒子。

圖2是現有的電子直線加速器微波功率源系統的結構示意圖。主要由脈沖調制器201，速調管202，能量倍增器203及加速管204組成。脈沖調制器201通過一位于油缸內的脈沖變壓器205向速調管202提供一個高壓脈沖信號作為其輸入注電壓。速調管202將低功率微波調制成高功率微波。速調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的，直線加速器的微波功率源是由脈沖調制器201及速調管202組成的。因此，脈沖調制器201輸出脈沖電壓的穩定性直接影響到微波功率的穩定性，進而影響到加速粒子的束流品質。

現有技術中的脈沖調制器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。這種將脈沖調制器分成兩部分的設計方案增加了各部分之間的電氣連接接口，這樣就降低了系統的EMI性能。而且這種設計方案使得脈沖調制器的體積很大，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，能量穩定性是一個重要的技術指標。脈沖調制器輸出高壓的重復穩定性直接影響微波功率源的穩定性進而影響直線加速器電子束的能量穩定性。高壓脈沖調制器變壓器次級高壓達到數百千伏，這對脈沖調制器的工藝設計提出了高要求。而脈沖調制器的高電壓同時會產生強烈的電磁干擾，這些電磁干擾會影響到電源系統，低電平系統等低壓系統，進而影響能量穩定性。隨著加速器技術的發展，對脈沖調制器高穩定性，小體積，低EMI泄露的要求越來越高。國產現有的調制器都采用空氣中工作及風冷open-air的設計方式[張建華，尚雷等，130MW大功率線型脈沖調制器的設計與研究，雷達科學與技術]，其在穩定性、體積和EMI性能等方面依然存在缺陷。

實用新型內容

本實用新型的目的在于提供一種緊湊型油缸內的脈沖調制器，以進一步減小脈沖調制器的體積，提高脈沖調制器的穩定性和EMI性能。

為了實現上述目的，本實用新型提供了一種脈沖調制器，包括一油缸箱體，所述油缸箱體外設有一電容充電電源，所述油缸箱體內設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絡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絡之間的主電纜與一位于所述油缸箱體內部的一觸發電路相連，該脈沖變壓器的次級線圈與一負載速調管相連，所述油缸箱體上插設有一對外接口盒，該對外接口盒插入油缸箱體的部分與所述觸發電路相連。

所述脈沖成型網絡由多級的脈沖電容依次并聯組成，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電極之間分別連接一個電感，最后一級電容的兩端并聯有一截尾電路，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絡并聯，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絡相連。