强激光与粒子束

作者：伍友成, 冯传均, 付佳斌, 戴文峰, 曹龙博,

关键词：脉冲形成网络, Marx发生器, 脉冲功率, 重复频率, 紧凑,

针对低磁场相对论磁控管高功率微波器件实验驱动需求，对基于脉冲形成网络（PFN）储能的高功率脉冲产生技术进行了研究。为了使其结构紧凑且具有较好的输出脉冲波形，设计了半环形PFN脉冲形成单元，两个半环形带状PFN与一体化开关、绝缘盘组成圆环形高压脉冲产生模块。PFN脉冲形成单元由13个陶瓷电容与半环形金属电极板构成，多个高压脉冲产生模块同轴层叠，所有开关导通后各模块PFN串联放电，产生快前沿高功率方波脉冲，再通过对触发开关和充电电源的同步控制实现重频工作。采用电磁仿真软件对PFN物理结构进行优化设计，研制的高压脉冲产生模块充电51 kV在负载8.5 Ω上输出电压峰值49.6 kV、脉冲半高宽108 ns、脉冲前沿14 ns、平顶（90%～90%）74 ns，具有较好的方波特性；11个高压脉冲产生模块层叠集成为1个22级紧凑PFN-Marx装置，在充电51 kV的条件下，84 Ω负载上获得峰值516 kV的高电压脉冲输出，半高宽104 ns、平顶63 ns、脉冲前沿11 ns，实现了20 Hz连续15 s重频稳定工作，输出波形完全一致。

来源：2024年第5期

《强激光与粒子束》期刊编辑部

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