[发明专利]一种纳秒宽谱脉冲产生装置以及产生方法

说明书

本发明公开了一种纳秒宽谱脉冲产生装置以及产生方法，包括低阻线、U1开关、高阻‑低阻组合线、U2开关、短路‑锐化开关组合线、U4开关和传输线，所述的短路‑锐化开关组合线上设置有U3开关；所述的低阻线为圆柱筒型；所述的高阻‑低阻组合线为阶梯轴型，高阻‑低阻组合线的小端靠近低阻线，高阻‑低阻组合线的大端直径小于低阻线的直径，高阻‑低阻组合线内筒的大端内设置有圆柱孔；所述的短路‑锐化开关组合线为直径小于高阻‑低阻组合线大端的圆柱筒型。本发明的有益效果是：本发明能够产生高功率、高中心频率的纳秒宽谱脉冲，满足宽谱源在大范围、远距离、产生大能量、高功率所需的要求。

技术领域

本发明涉及高功率微波技术领域，具体是一种纳秒宽谱脉冲产生装置以及产生方法。

背景技术

介于窄带与超宽带间的宽谱电磁脉冲具有较宽的频谱分布和较高的频谱功率密度，其独特的频谱特征在一定程度上弥补了超宽带高功率微波频谱功率密度过低和窄带频带覆盖范围过窄的不足。近年来，宽谱高功率微波技术在国内外得到了较快的发展，基于小型化紧凑型脉冲功率技术研制的宽谱高功率微波系统，机动性能好。宽谱频段是常规电子设备后门耦合效率较高的频率范围。而且相对于超宽带频谱和窄带频谱来说，宽带频谱具有较高的谱功率密度。

随着宽谱高功率微波关键技术和效应机理研究的不断深入，宽谱高功率微波系统在高效率、小型化和实用化方面表现出了巨大的发展潜力。利用传统的方式产生宽谱振荡在功率和中心频率上面受到限制，目前的纳秒宽谱脉冲产生装置产生的功率一般比较低、中心频率一般在300MHz左右。高的中心频率一方面对有些效应物的作用效果更好；另一方面辐射同样的功率，频率高天线的体积会更小，利于系统的小型化。

文章“非匹配传输线型宽谱振荡器实验研究”（强激光与粒子束，2018年第30卷第5期，P005002），文中利用Marx为形成线充电，然后为宽谱振荡器充电产生的纳秒宽谱脉冲的中心频率为260MHz。文章“高功率宽谱开关振荡器”（强激光与粒子束，2012年第24卷第5期，P998），采用1/4波长开关同轴谐振器技术路线，实验得到的宽谱微波振荡频率为195MHz。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明提供了一种纳秒宽谱脉冲产生装置以及产生方法，用于产生高功率、高中心频率的纳秒宽谱脉冲。

本发明解决上述问题所采用的技术方案是：一种纳秒宽谱脉冲产生装置，包括按电流流通方向依次设置的低阻线内筒、U1开关、高阻-低阻组合线内筒、U2开关、短路-锐化开关组合线内筒、U4开关和传输线，所述的短路-锐化开关组合线内筒上设置有U3开关；

所述的低阻线内筒为圆柱筒型；

所述的高阻-低阻组合线内筒为阶梯轴型，高阻-低阻组合线内筒的小端靠近低阻线内筒，高阻-低阻组合线内筒的大端内设置有圆柱孔；

所述的短路-锐化开关组合线内筒为圆柱筒型，所述的U3开关为设置在短路-锐化开关组合线内筒外表面的同轴圆环与短路-锐化开关组合线内筒（11）组成，两者之间具有间隙。

所述的U1开关、U2开关和U4开关均具有电压能够击穿的间隙。

进一步地，为了更好的实现本发明，所述的U1开关为环形开关，U1开关的直径大于高阻-低阻组合线内筒的小端直径且小于低阻线内筒的直径。

进一步地，为了更好的实现本发明，所述的U2开关为环形开关，U2开关的直径等于高阻-低阻组合线内筒的大端直径，所述的短路-锐化开关组合线内筒靠近高阻-低阻组合线内筒的一端设置有锥形开口，锥形开口的最大直径等于高阻-低阻组合线内筒的大端直径。

进一步地，为了更好的实现本发明，所述的短路-锐化开关组合线内筒与U3开关对应的位置设置有圆角凸起。

进一步地，为了更好的实现本发明，所述的低阻线内筒内筒3的外侧设置有低阻线外筒，所述的低阻线内筒与低阻线外筒之间填充有低阻线内筒填充介质；