高壓快脈沖的產(chǎn)生、測(cè)量系統(tǒng)及應(yīng)用.pdf

1、高壓快脈沖具有幅值高、前沿陡的特點(diǎn),覆蓋了較寬的頻帶。其脈沖電壓峰值達(dá)30kV以上；脈沖波形的上升沿為納秒量級(jí),有時(shí)低達(dá)亞納秒量級(jí)；脈沖的響應(yīng)帶寬可達(dá)1GHz。論文以高壓快脈沖為研究對(duì)象,在高壓快脈沖的產(chǎn)生、測(cè)量系統(tǒng)的搭建、測(cè)量系統(tǒng)的關(guān)鍵部件--分壓器的設(shè)計(jì)及高壓快脈沖測(cè)量等方面展開了較深入的研究與探討。
　　 實(shí)驗(yàn)室得到的高壓快脈沖是通過快脈沖發(fā)生器產(chǎn)生的。本文首先綜述了高壓快脈沖產(chǎn)生原理方面的基本理論及影響脈沖波形的主要因素

2、,并提出了高壓快脈沖模擬器的組成結(jié)構(gòu)。
　　 高壓快脈沖的測(cè)量是本文的主要工作。本文采用指數(shù)型衰減分壓器與寬帶示波器搭建了高壓快脈沖測(cè)量系統(tǒng),分析了高壓快脈沖測(cè)量系統(tǒng)阻抗不匹配對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響。
　　 分壓器性能的好壞是決定整個(gè)測(cè)量系統(tǒng)性能的關(guān)鍵。基于傳輸線原理設(shè)計(jì)了一種新型實(shí)用的電解液電阻分壓器,分析了改善電阻分壓器性能的方法與途徑,并對(duì)其進(jìn)行了理論分析與仿真,該分壓器仿真的階躍響應(yīng)性能得到了實(shí)測(cè)結(jié)果的驗(yàn)證。
　

3、　 在理論分析的基礎(chǔ)上,作者進(jìn)一步對(duì)分壓器的補(bǔ)償方法進(jìn)行了分析。通過軟件仿真,采用了電感補(bǔ)償、供給式套筒補(bǔ)償、收集式套筒補(bǔ)償?shù)却胧?并通過實(shí)際測(cè)量驗(yàn)證了補(bǔ)償效果。實(shí)驗(yàn)證明這幾種補(bǔ)償方法簡(jiǎn)單可行。
　　 在高壓快脈沖測(cè)量系統(tǒng)中,最主要的誤差來自于分壓器。在實(shí)際測(cè)量中應(yīng)該盡量避免脈沖分壓器雜散參數(shù)的影響。作者首先通過HFSS軟件對(duì)電解液電阻分壓器的傳輸性能進(jìn)行了仿真分析,然后應(yīng)用非線性規(guī)劃的復(fù)合形法對(duì)電解液電阻分壓器的結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行

4、了優(yōu)化設(shè)計(jì)。經(jīng)仿真分析與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,優(yōu)化后的分壓器性能得到了顯著改善。
　　 由雙指數(shù)脈沖發(fā)生器與GTEM小室構(gòu)建的脈沖場(chǎng)強(qiáng)發(fā)生裝置,使用本課題完成的分壓器測(cè)量直流高壓源輸出為20kV時(shí)的快脈沖波形前沿上升時(shí)間為5.06ns,在GTEM小室輸入段可滿足50kV/m的試驗(yàn)場(chǎng)強(qiáng)要求。
　　 采用電感補(bǔ)償時(shí),同時(shí)在兩級(jí)分壓器的低壓臂進(jìn)行補(bǔ)償?shù)男Ч詈谩４藭r(shí)Agilent54833A白帶的方波脈沖與該方波經(jīng)過分壓器后的波形進(jìn)行比較