西北核技术研究所, 高功率微波技术重点实验室, 西安 710024
提出了一种结合高耦合Tesla变压器和螺旋形成线(FL)的紧凑型高压纳秒脉冲发生器,由内置Tesla变压器充电的螺旋FL包含外屏蔽筒、螺旋中筒和内导体筒,内外筒的两端均短路连接,螺旋中筒的一端开路,另一端穿过内外筒短路端面并与主开关电极连接。该结构简单紧凑、易于实现,输出脉冲前沿快、平顶好。给出了一组10 GW功率、百ns脉宽的FL设计,采用Midel 7131合成酯绝缘介质,FL外筒内径0.88 m,长度2 m。
螺旋线 特斯拉变压器 长脉冲 高电压 脉冲功率 spiral line Tesla transformer long pulse high voltage pulsed power 强激光与粒子束
2017, 29(2): 025002
西北核技术研究所, 高功率微波技术重点实验室, 西安 710024
提出了一种螺旋线重入结构的脉冲形成线, 可实现多倍脉宽输出。该结构由储能外线和重入内线组成; 重入内线的外屏蔽圆筒内表面呈阶梯状, 内筒为均匀螺旋线结构, 实现简单; 储能外线与Tesla变压器一体化。结合采用螺旋重入和二级重入结构, 给出了一组10 GW功率、百ns脉宽的重入型脉冲形成线设计, 形成线采用Midel 7131合成酯绝缘介质, 外筒内径1 m, 长度2 m。
脉冲功率 长脉冲 多倍脉宽 螺旋线 高电压 pulsed power long pulse multiple-width spiral line high voltage 强激光与粒子束
2016, 28(10): 105003
西北核技术研究所, 高功率微波技术重点实验室, 西安 710024
提出了采用渐开线硅钢叠片的变压器磁芯与螺旋线的一体化的长脉冲产生结构；计算了螺旋线引入磁芯后，电磁波延迟传输的慢波系数和波阻抗参数，以及脉冲形成的输出参数，并开展了数值模拟进行验证。研究结果表明：引入磁芯后，螺旋线上慢波传输时，内外筒电流沿磁芯基底而非磁芯表面；磁芯的径向厚度相对磁芯径向尺寸越小，磁芯对脉冲形成的影响越小。
螺旋线 变压器 长脉冲 脉冲功率 spiral line transformer long pulse pulsed power 强激光与粒子束
2015, 27(11): 115005
西北核技术研究所 高功率微波技术重点实验室, 西安 710024
针对螺旋线型三导体脉冲形成线的快波振荡问题，提出一种阻抗分两段阶梯变化的螺旋线结构，分析了此类螺旋线快波反射与慢波反射相互抵消快波的条件，给出两段变阻抗螺旋线慢波系数之间的关系式以及匝数密度之比计算方法，通过仿真计算证明该方法能有效消除快波反射对螺旋线输出脉冲的影响。
螺旋线 快波 慢波系数 长脉冲 脉冲形成线 spiral line fast wave slow wave coefficient long pulse pulse forming line 强激光与粒子束
2015, 27(4): 045008
提出了具有螺旋内筒和外筒的同轴Blumlein线的结构。采用横电磁波传输理论分析脉冲形成过程，该结构具有传统Blumlein线内外线独立传输的典型特征，给出了特征阻抗、慢波系数等参数的表达式;原理实验输出脉冲顶部平坦，顶宽占半宽的80%，输出辐值和半脉宽与理论计算基本一致，验证了该结构产生长脉冲的可行性;指出了该结构容易受周围环境导体的影响，外部环境导体距离越远对脉冲输出的影响越小，在螺旋外筒底部与接地导体平板之间填充铁氧体磁芯，可把两者距离从500 mm缩减至100 mm。
螺旋线 Blumlein线 长脉冲 脉冲功率 spiral line Blumlein line long pulse pulse power 强激光与粒子束
2014, 26(11): 115007
基于单台脉冲功率源产生多路电子束驱动多路微波器件的构想，提出了一种三路螺旋线输出方案，三路脉冲是由同一主脉冲产生，具有时间同步精度高的特点。以Tesla型脉冲功率源TPG2000为基础，经过理论计算，给出了三路输出线理论设计结果，对脉冲传输过程进行了建模仿真和结构优化，得到了三路参数相同的脉冲，其中两路脉冲比另一路延迟20 ns。
功率合成 传输线 螺旋线 电场强度 power synthesis transmission line spiral line electric field intensity
南京理工大学理学院信息物理与工程系, 南京 210094
利用矢量Monte Carlo算法结合葡萄糖的旋光特性模拟了含糖混浊介质的背散射Mueller矩阵。数值模拟表明: 含糖混浊介质的背散射Mueller矩阵元素中除M11、M14、M41、M44外的其它元素花样均发生龙卷风状的不同程度的扭曲, 其中M24、M34、M42、M43的扭曲程度更为显著。研究发现M24、M34、M42、M43二维分布伪彩图的中心线为阿基米德螺旋线, 该螺旋线特征参数与混浊介质中的葡萄糖浓度成正比。这一结果将为基于背散射Mueller矩阵的葡萄糖浓度的非接触光学定量检测提供理论依据。
Mueller矩阵 螺旋线 Monte Carlo模拟 葡萄糖浓度 Mueller matrix spiral line Monte Carlo simulation glucose concentration
提出了双路输出的螺旋脉冲形成线(PFL)结构，该结构内置用于充电的高耦合变压器，在螺旋PFL的两端各自输出一个脉冲，副路匹配输出时主路输出脉冲波形具有良好的平顶品质，主路输出脉冲能量占储能的大部分，解决了Korovin提出的螺旋PFL充电问题。对比分析双路输出的螺旋 PFL与SINUS-700/130两种技术路线，结果发现双路输出的螺旋 PFL改善了输出脉冲的平顶质量，输出功率提高29%，但是副路输出占用11%的储能，不易充分利用。
螺旋线 变压器 长脉冲 脉冲形成线 spiral line transformer long pulse pulse forming line 强激光与粒子束
2011, 23(11): 2897
采用横电磁波传输理论，分析了三导体螺旋脉冲形成线（PFL）（包含内筒、螺旋中筒和外筒）的脉冲形成过程，给出了螺旋PFL的波阻抗、慢波系数、输出脉冲的平顶波动幅度等特征参数的计算公式。研究表明:三导体螺旋PFL具有与螺旋传输线同样的波阻抗和慢波系数；螺旋PFL的输出脉冲平顶波动，随着慢波系数或负载阻抗的增大而减小。
螺旋线 变压器 长脉冲 脉冲功率 spiral line transformer long pulse pulse power
1 西北核技术研究所， 西安 710024
2 清华大学 电机系， 北京 100084
3 西安电子科技大学 天线与微波技术国家重点实验室， 西安 710071
探索了采用CST软件和PSpice软件进行加速器场分布数值模拟的方法，利用该方法可方便地获取设备内部动态场分布图及动态电压变化规律。针对螺旋线型μs级高压长脉冲产生器系统建立了数值模拟模型，给出了详细的模拟步骤及结果。分析表明，利用场分布模拟方法获取的电压变化规律与电路模拟方法获取的结果是一致的。基于CST模拟方法，可以给出螺旋线及主开关等电气结构的瞬态电场分布，场强增强点主要出现在螺旋带的外沿及金属电极连接处，在介质支撑内部也有较高的场强分布。
螺旋线 高压长脉冲 脉冲发生器 数值模拟 高功率微波 spiral line high voltage and long pulse pulse generator numerical simulation high power microwave
