（物理电子学专业论文）折叠型平板blumlein线及其应用研究.pdf

国防科学技术大学研究生院博士学位论文 摘要 高功率微波的军事应用对脉冲功率技术提出新的要求是向小型化和高平均功 率发展。折叠型平板b l u m l e i n 线作为向该方向发展的脉冲功率源候选者之一目前 得到了广泛关注。本文在研究折叠型平板b l u m l e i n 传输线的工作机理和运行特性 基础上，研制了一台紧凑的折叠型平板b l u m l e i n 传输线，并用它驱动高功率微波 源产生了百兆瓦级高功率微波。 本文的主要研究内容有以下几个方面。 在系统深入地调研固体介质和液体介质的电特性和其它参数基础上，确定了 使用k a p t o n 膜作为折叠型平板b l u m l e i n 线的传输介质；使用优质纯净的变压器油 作为传输线的填充介质。k a p t o n 材料有非常高的介电强度( 2 0 0 k v m m ) 、还有耐 热、耐辐射、耐有机溶剂等性能，能够承受电晕放电，可以用比较小的厚度( 继 而减小装置体积) 实现较大的耐高电压强度。变压器油有与k a p t o n 薄膜相近的相 对介电常数、很高的电阻率、较高的击穿场强和很小的介质损耗角正切，所以选 择变压器油作为折叠线填充介质是非常合适的。 对平板b l t t m l e i n 线的工作机理进行了理论分析和电路模拟。利用无损耗传输 线模型得到了平板b l u m l e i n 线的相关参数：特征阻抗、延迟时间和脉冲宽度、传 输线电容、传输线击穿电场强度以及传输线总储能；在有损耗模型中增加了单位 长度的电阻尺和通过介质的单位长度电导g 等参数。通过调整各种参数，利用有 损耗模型模拟计算确定了折叠线介质厚度为5 m m ，铜板宽度2 0 c m 。采用电磁场分 布模拟的方法确定了介质边缘宽度的最小值为3 e r a 。 对折叠型平板b l u m l e i n 线的折叠部分的色散特性进行了理论分析，计算表明 在我们感兴趣的频率范围内折叠部分的色散影响可以忽略。采用保角变换等多种 方法对折叠部分的特征阻抗进行了系统分析，得出折叠部分的特征阻抗与平板部 分的特征阻抗相差不大的结论。采用电路分析和电场分布计算模拟相结合的方法， 对折叠型平板b l u m l e i n 线的折叠部分的特征阻抗和传输电压波的影响进行了详细 分析，综合考虑工程上的实现问题，选取了合适的折叠方式：回转1 8 0 0 ，折叠内 半径，= 1 0 m m 。 在理论计算基础上，设计制作了一个以k a p t o n 薄膜为介质的折叠型平板 b l u m e i n 线( 特征阻抗约为5 1 2 ) ；还设计制作了一个尺寸为1 2 0 e m x 4 0 c m x 4 0 c m 的外箱盛放传输线主体、液体绝缘填充介质以及其它连接部件：研制了一个适合 平板b l u m l e i n 线的多通道轨道开关，其具有体积小( 6 0 x 3 0 0 m r n ) 和电感t j , ( 4 0 n i - t ) 等优点。利用该折叠型平板b l t t m l e i n 线装置在匹配负载上形成了电压6 0 0 k v 、脉 宽1 0 0 n s 的电压波。设计制作了不同结构的水电阻作为折叠线的匹配负载，实验证 第i 页 国防科学技术大学研究生院博士学位论文 明u 形电阻最适合作为折叠型平板b l u m l e i n 线的匹配负载。 利用研制的折叠型平板b l u m l e i n 线装置驱动强流电子束二极管产生了5 0 0 k v 、 5 0 k a 、l o o n s 的电子束；并以此驱动低阻抗的微波源( m i l o ) 产生了高功率微波： 实验表明，在二极管电压5 5 0 k v ，电流4 0 k a ，电压脉冲半高宽8 0 n s 时，利用该折 叠型平板b l u m l e i n 线装置驱动c 波段m i l o 输出了峰值功率达3 5 0 m w ，脉宽为 4 0 n s 的高功率微波。 所研制的折叠型平板b l u m l e i n 线装置与输出相同电功率的传输线相比不仅大 大减小了体积和重量，而且它不需要附加液体循环系统和其它辅助设备，这样两 个特点使折叠型平板b l u m l e i n 线有利于向模块化集成的方向发展，为脉冲功率装 置的小型化和集成化提供了一个非常有意义的方法和途径，因此具有较高的应用 价值。 主题词：紧凑，折叠型平板b l u m l e i n 线，脉冲功率源，特征阻抗，k a p t o n 薄 膜，高功率微波。 第i i 页 国防科学技术大学研究生院博士学位论文 a b s t r a c t t h em i l i t a r ya p p l i c a t i o no fh i 【g hp o w e rm i c r o w a v er e q u i r e st h a tt h ep u l s e dp o w e r t e c h n o l o g yd e v e l o p st o w a r d st h ed i r e c t i o no fc o m p a c t n e s sa n dh i 曲a v e r a g ep o w e r a s o n eo ft h ec a n d i d a t e sm e e t i n gt h e s er e q u i r e m e n t s ，t h ef o l d e dp l a t eb l u m l e i nl i n eh a s a t t r a c te x t e n s i v ea t t e n t i o nn o w a d a y s i nt h i sd i s s e r t a t i o n , b a s e do nt h ec a l c u l a t i o na n d a n a l y s i so ft h ew o r k i n gm e c h a n i s ma n do p e r a t i o np r o p e r t i e so ff o l d e dp l a t eb l u m l e i n l i n e s ，ac o m p a c tf o l d e dp l a t eb l u m l e i nl i n ew a sd e s i g n e da n df a b r i c a t e d ，a n dt h e r e b y u s e dt od r i v eah i g hp o w e rm i c r o w a v es o u r c et op r o d u c es e v e r a lh u n d r e dm e g a w a t t s l l i 曲p o w e rm i c r o w a v e t i l i sd i s s e r t a t i o nm a i n l yc o n s i s t so ft h ef o l l o w i n ga s p e c t s b a s e do nt h ed e t a i l e di n v e s t i g a t i o no ft h ee l e c t r i cc h a r a c t e r i s t i c sa n do t h e r p a r a m e t e r so ft h es o l i da n dl i q u i dd i e l e c t r i c s ，t h ek a p t o nf i l mh a sb e e nc h o s e na st h e t r a n s m i t t i n gd i e l e c t r i ca n dt h ep u r et r a n s f o r m e ro i la st h ei n s u l a t i n gd i e l e c t r i ci nt h e f o l d e dp l a t eb l u m l e i nl i n e k a p t o nm a t e r i a li so fe x c e l l e n tb r e a k d o w nv o l t a g e ( 2 0 0 k v m m ) ，h i g he n d u r a n c et oh e a t ，r a d i a n c e ，o r g a n i cs o l v e n ta n dc o r o l l af l a s h o v e r w h i c he n a b l e st ow i t h s t a n dh i g l lv o l t a g e 晰mc o m p a r a b l yl e s st h i c k n e s s ( t h u sm a y r e d u c et h ev o l u m eo ft h ee q u i p m e n t ) t r a n s f o r n l e ro i li so fs i m i l a rr e l a t i v ed i e l e c t r i c c o n s t a n t sa st h ek a p t o nf i l m , w i t hh i g hr e s i s t i v i t y ，h i g hb r e a k d o w nv o l t a g ea n dm i n o r d i e l e c t r i cl o s st a n g e n t t h e r e f o r et r a n s f o r m e ro i lo fk 班q u a l i t ya n dp u r i t yi sv e r y s u i t a b l et ou s ea sf i l l i n gd i e l e c t r i cf o rt h i sf o l d e dl i n e t h e o r e t i c a la n a l y s i sa n de l e c t r i cc i r c u i ts i m u l a t i o no ft h ew o r k i n gm e c h a n i c so ft h e p a r a l l e lp l a t eb l u m l e i nl i n ea r ep e r f o r m e d p a r a m e t e r ss u c ha sc h a r a c t e r i s t i cr e s i s t a n c e ， t i m ed e l a y ，p u l s ew i d t h , t h ec a p a c i t a n c e ，b r e a k d o w nv o l t a g ea n do v e r a l le n e r g yo ft h e p l a t eb l u m l e i nl i n eh a v eb e e no b t a i n e df r o mt h en o n 1 0 s s 仃a n s m i s s i o nl i n em o d e l ；t h e u n i t - l e n g t hr e s i s t a n c era n dt h eu n i t - l e n g t hc o n d u c t a n c ega r ei n v o l v e di nt h el o s s t r a n s m i s s i o nl i n em o d e l b ya d j u s t i n gt h ep a r a m e t e r s ，t h et h i c k n e s so ff o l d e dl i n e d i e l e c t r i ca n dt h ec o p p e r p l a t ew i d t ha r eo p t i m i z e da s5 m ma n d2 0 c m ，r e s p e c t i v e l y a n d b ym e a n so ft h ee l e c t r o m a g n e t i cf i e l dd i s t r i b u t i o ns i m u l a t i o n ，t h em i n i m u r nd i e l e c t r i c e d g ew i d t hi so p t i m i z e da s3 c m ，n l e d i s p e r s i v ep r o p e r t yo ft h ef o l d e dp a r to ff o l d e db l u m l e i nl i n ei sa n a l y z e d ， c a l c u l a t i n gr e s u l t ss h o wt h a td i s p e r s i o ne f f e c to ft h ef o l d e dp a r tc a l lb ei g n o r e du n d e r t h ep r e s e n tl o wf r e q u e n c yc o n d i t i o n s s y s t e m a t i ca n a l y s i so nt h ec h a r a c t e r i s t i c r e s i s t a n c eo ft h ef o l d e dp a r to ff o l d e db l u m l e i nl i n ei sc a r r i e do u tt h r o u g hv a r i o u s m e t h o d ss u c ha sc o n f o r r n a lm a p p i n g ，w h i c hl e a d st ot h ec o n c l u s i o nt h a tt h e r ei sn o m u c hd i f f e r e n c eb e t w e e nt h ec h a r a c t e r i s t i cr e s i s t a n c e so ff o l d e dp a r ta n dp l a n ep a r t d e t a i l e da n a l y s i so nt h ei n f l u e n c ef r o mc h a r a c t e r i s t i cr e s i s t a n c ea n dt r a n s m i t t i n g v o l t a g ew a v eo ft h ef o l d e dp a r to ff o l d e db l u m l e i nl i n e i sc o n d u c t e dt h r o u g ht h e 第i i i 页 国防科学技术大学研究生院博士学位论文 c o m b i n a t i o no fe l e c t r i cc k c m ta n a l y s i sa n de l e c t r i cf i e l dd i s t r i b u t i o ns i m u l a t i o n i n c o n s i d e r a t i o no ft h ee n g i n e e r i n gi s s u e si np r o j e c tr e a l i z a t i o n ，t h ea p p r o p r i a t ef o l d i n g m a n n e rw i t hf o l d i n ga n g l eo f18 0 0a n di n n e rr a d i u s ，= 10 m mi sd e t e r m i n e d b a s e do nt h e o r e t i c a la n a l y s e s ，af o l d e db l u m l e i nl i n ew i t hk a p t o nf i l ma s d i e l e c t r i ci sd e s i g n e da n df a b r i c a t e d ；am u l t i c h a n n e lr a l ls w i t c hw i t ht h ea d v a n t a g eo f s m a l lv o l u m e ( 0 6 0 x 3 0 0 m m ) a n dl o wi n d u c t a n c e ( 4 0 n i l ) ，w h i c he s p e c i a l l ys u i t sf o r p l a t eb l u m l e i nl i n e s i sd e v e l o p e d ；a no u t e r - c h a m b e ri nt h es i z eo fl2 0 c m x 4 0 e m x 4 0 c m i sm a d eu pf o rh o l d i n gt h ef o l d e db l u m l e i nl i n e ，l i q u i df i l l i n gd i e l e c t r i ca n do t h e r c o n n e c t i o np a r t s e x p e r i m e n tc o n d u c t e do nt h i sf o l d e db l u r r d e i nl i n eh a sp r o v i d e da v o l t a g ep u l s eo f6 0 0 k va n dlo o n so nam a t c hl o a d ，s e v e r a lw a t e rr e s i s t a n c e sw i t h d i f f e r e n tc o n s t r u c t e r sh a v eb e e nu s e df o rt h em a t c hl o a d s b u te x p e r i m e n t a lr e s u l t ss h o w t h a tt h eu s h a p er e s i s t a n c ei sm o r es u i t a b l yu s e da st h em a t c hl o a do ft h ef o l d e d b l u m l e i nl i n e u s i n gt h ef o l d e dp l a t eb l u m l e i nl i n et od r i v ea ni n t e n s ee l e c t r o nb e a md i o d et o p r o d u c ea ne l e c t r o nb e a mo f5 0 缎形5 0 k a ! lo o n sw h e nt h ed i o d el o a di sm a t c h e dw i t h t h et r a n s m i s s i o nl i n ea n dt h e ni ti su s e dt od r i v eam a g n e t i c a l l yi n s u l a t e dl i n eo s c i l l a t o r ( m i l o ) t op r o d u c eh i g l lp o w e rm i c r o w a v e s e x p e r i m e n t sh a v ea f f m n e dt h a t 晰md i o d e p a r a m e t e r so f5 5 0 k v ，4 0 k aa n d8 0 n s ，m i c r o w a v ep e a kp o w e ro f3 5 0 m ww i t h4 0 n s p u l s ew i d t hc a nb eo u t p u tf r o mcb a n dm i l o c o m p a r e dt oo t h e r 仃a n s m i s s i o nl i n e sw i t ht h es a n l eo u t p u tp o w e r t h ef o l d e dp l a t e b l u m l e i nl i n eh a sa d v a n t a g e so fs m a l lv o l u m ea n dw e i g h t ，n on e e do fc y c l ep u r i f y i n g s y s t e ma n do t h e ra s s i s t a n ta p p a r a t u s ；t h e s ea d v a n t a g e sm a k ei tp o s s i b l et od e v e l o p t o w a r d st h ed i r e c t i o no fc o m p a c t n e s sa n di n t e g r a f i o n t h e r e f o r es t u d yo nt h ef o l d e d p l a t eb l u m l e i nl i n ei so fs i g n i f i c a n ta p p l i c a t i o nv a l u e k e yw o r d s ：c o m p a c t 。f o i d e dp l a t eb l u m l e i nl i n e 。p u l s e dp o w e rs o u r c e ， c h a r a c t e r i s t i cr e s i s t a n c e 。k a p t o nf i l m ，h i g hp o w e rm i c r o w a v e 第i v 页 国防科学技术大学研究生院博士学位论文 表目录 表1 1 美国s a n d i a 国家实验室选取的k a p t o n 薄膜电特性参数4 表2 1 常用电介质的矗值。1 6 表2 2 工频电压下2 0 。c 时，某些液体和固体电介质的t 9 6 值：1 7 表2 - 3 常用有机介质的电性能2 0 表2 4 聚乙烯、聚苯乙烯和聚酰亚胺的性能比较：2 1 表2 5 k a p t o n 材料各项性能参数2 2 表2 6 几种液体介质的相对介电常数研随温度的变化关系2 4 表2 7 符合g b 2 5 3 6 1 9 9 0 标准的变压器油典型值2 5 表4 1 不同折叠内半径的部分h ( ) 的值5 2 。表4 2 折叠部分内层和外层单位电容值5 4 表4 3 折叠部分内层和外层的特征阻抗5 6 表4 4 折叠部分的特征阻抗z ，单位电容岛和单位电感如的模拟计算值5 7 表4 5 ( a ) 3 m 折叠线，i = 3 0 r a m 的特征阻抗和其它有关参数5 7 表4 5 3 m 折叠线，= 2 5 m m 的特征阻抗和其它有关参数5 8 表4 5 ( c ) 3 m 折叠线，= 2 0 r a m 的特征阻抗和其它有关参数5 8 表4 5 ( d ) 3 m 折叠线，= 15 r a m 的特征阻抗和其它有关参数5 8 表4 5 ( e ) 3 m 折叠线，= 1 0 m m 的特征阻抗和其它有关参数5 9 表4 5 ( f ) 3 m 折叠线，= 5 m m 的特征阻抗和其它有关参数5 9 表4 67 m 折叠线不同内半径的特征阻抗和导体单位电阻6 4 表6 1 主开关充不同气压下折叠线的充电电压和负载电压的参数和结果1 0 2 表6 2 固体衰减器和微波电缆定标的衰减值11 2 第v 页 国防科学技术大学研究生院博士学位论文 图目录 图1 1 脉冲功率装置示意图1 图1 2 脉冲功率系统的不同应用要求2 图1 3 常规的脉冲功率装置：3 图1 4 紧凑型脉冲功率装置3 图1 5 紧凑型脉冲功率系统的界定：3 图1 6 测试液体电击穿特性的实验装置4 图1 7n e wm e x i c o 大学建立的折叠线电磁场模拟模型5 图1 8n e wm e x i c o 大学建立的折叠线模型电探测点示意图6 图1 9n e wm e x i c o 大学建立的折叠线电压传播模拟波形6 图1 1 0s a n d i a 国家实验室建立的折叠线介质边缘模型。6 图1 1 1s a n d i a 国家实验室和n e wm e x i c o 大学设计的轨道开关7 图1 1 2 美国设计的折叠型b l u m l e i n 线。7 图1 1 3 折叠型b l u m l e i n 线的实验平台7 图2 1 k a p t o n 的化学结构式2 1 图2 2 部分k a p t o n 产品2 2 图2 3 材料发射系数k 与n m 的关系曲线2 3 图2 4 二次电子发射系数6 与入射电子能量的关系曲线2 3 图2 5 测试介质介电强度实验装置示意图。2 5 图2 6 陶瓷b l u m l e i n 线示意图。2 8 图2 7 陶瓷b l u m l e i n 线的模拟输出电压2 8 图3 1 平行板传输线3 1 图3 2 传输线的表示3 2 图3 3 完全匹配时，平板b l u m l e i n 线等效电路图3 4 图3 4 完全匹配时，b l u m l e i n 线负载上电压波形3 4 图3 5 等阻抗时，b l u m l e i n 线负载上电压波形3 4 图3 6 带分布参数b l u m l e i n 线等效电路3 5 图3 7 带分布参数b l u m l e i n 线负载上电压波形3 5 图3 8 有损传输线等效电路3 7 图3 9 有损平板b l u m l e i n 线等效电路3 7 图3 1 0 有损平板b l u m l e i n 线在负载上的电压波形3 8 图3 11 调节参数后平板b l u m l e i n 线在负载上的电压波形3 8 图3 1 2 电磁场模拟中平板b l u m l e i n 线模型3 9 第页 国防科学技术大学研究生院博士学位论文 图3 1 3 平板b l u m l e i n 线负载上电压模拟波形( 金属导体连接模型) 3 9 图3 1 4 平板b l u r r d e i n 线负载上电压模拟波形( 等效电阻连接模型) 4 0 图3 1 5 平板b l u m l e i n 线边缘电场分布4 1 图3 ，1 6 不同介质边缘宽度，铜板边缘的电场强度4 1 图3 1 7 置于变压器油中绝缘的平板b l u m l e i n 线模型4 2 图3 1 8 置于变压器油中绝缘的平板b l u m l e i n 线负载电压波形。4 2 图3 1 9 置于变压器油中绝缘的平板b l u m l e i n 线边缘电场分布4 2 图3 2 0 长脉冲平板b l u m l e i n 线负载电压波形一4 3 图3 2 1 实验中平板b l u m l e i n 线模型4 4 图3 2 2 边缘附近不同位置的电场强度对比4 4 图3 2 3 平板b l u m l e i n 线实验装置示意图。4 4 图3 2 4 平板b l u m l e i n 线实验装置电压传播模拟图4 4 图3 2 5 平板b l u m l e i n 线高压实验装置电路图4 5 图3 2 6 平板b l u m l e i n 线高压实验结果4 5 图4 1 折叠处的模型：4 9 图4 2 折叠部分保角变换示意图4 9 图4 3 折叠部分转换后的模型5 0 图4 4l o o n s 方波脉冲的频谱分布曲线5 2 图4 5 折叠部分半径示意图5 4 图4 ，6 折叠部分单位长度电容曲线。5 4 图4 7 折叠部分侧视横界面示意图5 5 图4 8 方法1 计算的折叠部分特征阻抗z l 5 5 图4 9 方法2 计算的折叠部分特征阻抗z 2 5 5 图4 1 0 等效电容模拟计算的模型5 6 图4 1 1 等效电感模拟计算的模型5 6 图4 1 23 m 折叠线的模型5 7 图4 1 3 折叠型平板b l u m l e i n 线对负载放电的等效电路模型6 0 图4 1 4 理想情况下负载放电波形6 0 图4 1 5 开关导通时间为2 0 n s 时负载放电波形6 1 图4 1 6 开关电感为2 0 0 n i l 时负载电压波形6 l 图4 1 7 开关电感为5 0 n i l 时负载电压波形6 1 图4 1 8 负载电感为2 0 0 n i l ，电容为2 n f 时的电压波形6 1 图4 1 9 负载电感为2 0 n i l ，电容为2 n f 时的电压波形6 2 图4 2 0 负载电感为l o o n h ，电容为0 2 n f 时的电压波形6 2 第i 页 国防科学技术大学研究生院博士学位论文 图4 2 l 传输线无损模型中不同折叠内半径的3 m 折叠线负载上的电压波形6 3 图4 2 2 传输线有损模型中不同折叠内半径的3 m 折叠线负载上的电压波形6 3 图4 2 3 传输线无损模型中不同折叠内半径的7 m 折叠线负载上的电压波形6 5 图4 2 4 传输线有损模型中不同折叠内半径的7 m 折叠线负载上的电压波形6 6 图4 2 5 折叠处的探测点分布6 7 图4 2 6 不同折叠内半径的折叠部分电场分布情况_ 6 7 图4 2 7 ( a ) ，= 5 m m 时折叠部分不同探测点的电场强度比较6 8 图4 2 7 ( b ) ，= 1 0 m m 时折叠部分不同探测点的电场强度比较6 8 图4 2 7 ( c ) ，= 1 5 m m 时折叠部分不同探测点的电场强度比较6 8 图4 2 8 不同折叠半径折叠部分同一探测点的电场强度比较6 9 图4 2 9 折叠线与平板线电压波上升沿的比较7 0 图4 3 0 折叠线与平板线电压波传播的比较7 0 图5 1 脉冲功率实验装置各部分示意图7 3 图5 2 折叠型平板b l u m l e i n 线模型的侧视图7 5 图5 3 使用介质棒保证折叠内半径7 5 图5 4 用高分子板加螺栓固定折叠线7 5 图5 5 折叠型平板b l u m l e i n 线外箱设计示意图7 6 图5 6 气管引出口密封设计7 6 图5 7 接地电感等效电路7 7 图5 8s f 6 和n 2 混合气体击穿电压和电极间距、充气压力及s f 6 含量的关系7 8 图5 9 气体火花开关击穿延迟时间和s f 6 含量、外加电压以及气体压力的关系7 9 图5 1o 开关结构示意图7 9 图5 1 l 开关导通5 n s 后的电场分布8 0 图5 1 2 折叠型b l u m l e i n 线示意图8 0 图5 1 3 开关实验装置电路等效图8 1 图5 1 4 电路模拟中开关耐压5 5 0 k v 以上( 未导通) 的电压电流波形。8 1 图5 15 电路模拟中开关导通后的波形8 2 图5 1 6 开关未导通时的实验波形8 2 图5 1 7 开关导通后的实验波形8 3 图5 1 8 充电系统示意图8 4 图5 1 9 电阻分压器示意图8 5 图5 2 0 棒形电阻分压器原理结构8 5 图5 2 1 分压器低压臂两种结构图8 6 图5 2 2 电阻分压器的分布参数等效电路8 6 第v i i i 页 国防科学技术大学研究生院博士学位论文 图5 2 3 电阻分压器定标装置示意图8 7 图5 2 4 电阻分压器定标波形8 8 图5 2 5 电容分压器的原理电路8 8 图5 2 6 密封接头的结构图8 8 图5 2 7 二极管分压器结构图8 9 图5 2 8 二极管自积分模式的定标图8 9 图5 2 9 罗氏线圈测量原理示意图8 9 图5 3 0 自积分的罗氏线圈电路图9 0 图5 3 1 加屏蔽盒的罗氏线圈9 0 图5 3 2 罗氏线圈定标波形9 l 图5 3 3 脉冲功率实验装置实物图9 3 图6 1 圆柱形水电阻匹配负载示意图9 6 图6 。2 折叠线实验装置的等效电路9 7 图6 3 等效电路模拟得到的电压电流波形( 4 0 n s ，圆柱形水电阻) 9 8 图6 4 实验得到的电压电流波形( 4 0 n s ，圆柱形水电阻) 9 8 图6 5 等效电路模拟得到的电压电流波形( 1 0 0 n s ，圆柱形水电阻) 9 9 图6 6 实验得到的电压电流波形( 1 0 0 n s ，圆柱形水电阻) 9 9 图6 7 扁平形水电阻匹配负载示意图9 9 图6 8 等效电路模拟得到的电压电流波形( 1 0 0 n s ，扁平形水电阻) 一1 0 0 图6 9 实验得到的电压电流波形( 1 0 0 n s ，扁平形水电阻) 1 0 0 图6 1 0u 形水电阻匹配负载示意图1 0 1 图6 11 等效电路模拟得到的电压电流波形( 1 0 0 n s ，u 形水电阻) 1 0 1 图6 1 2 实验得到的电压电流波形( 1 0 0 n s ，u 形水电阻) 。1 0 1 图6 1 3 主开关充不同气压下的充电电压波形1 0 2 图6 1 4 主开关充不同气压下的负载电压波形1 0 2 图6 1 5 二极管绝缘体1 0 3 图6 1 6 阴极实物图1 0 4 图6 1 7 二极管阻抗r t 与二极管电压y 和阴阳极间隙距离d 的关系1 0 4 图6 18v c o 元件示意图10 5 图6 1 9 等效电路模拟二极管电压电流波形1 0 5 图6 2 0 二极管作为负载( 金属板为阳极) 阻抗匹配时实验电压电流波形1 0 6 图6 2 1 电容分压器测量二极管实验电压波形1 0 6 图6 2 2 二极管间距为1 0 2 m m 时等效电路模拟电压电流波形1 0 7 图6 2 3 二极管间距为1 1 8 r a m 时等效电路模拟电压电流波形1 0 7 第页 国防科学技术大学研究生院博士学位论文 图6 2 4 二极管间距为1 0 2 m m 时实验测得电压电流波形。1 0 8 图6 2 5 二极管间距为11 8 r a m 时实验测得电压电流波形1 0 8 图6 2 6 虚阴极负载实物图。l0 8 图6 2 7 虚阴极作为匹配负载时等效电路模拟二极管电压电流波形1 0 9 图6 2 8 二极管间距为1 1 8 m m 时实验测得电压电流波形1 0 9 图6 2 9c 波段m i l o 结构示意图1 ll 图6 3 0 晶体检波器灵敏度的标定曲线：1 1 2 图6 31 晶体检波器测量值与微波输出功率的对应曲线11 2 图6 3 2 驱动c 波段m i l o 的实验波形k 1 13 图7 1等效电路中折叠内半径，= 5 m m ，特征阻抗为1 5 f 2 的7 m 折叠线负载上的 电压波形1 2 1 第x 页 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研 究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已 经发表和撰写过的研究成果，也不包含为获得国防科学技术大学或其它教育机构的学 位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文 中作了明确的说明并表示谢意。 学位论文题目：堑叠型垩趣曼! 塑! 曼i 垒绫区基廑用盟窒 学位论文作者签名： j 趟垦焦 日期：加刁年罗月i pb 学位论文版权使用授权书 本人完全了解国防科学技术大学有关保留、使用学位论文的规定。本人授权国 防科学技术大学可以保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子文档，允 许论文被查阅和借阅；可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索， 可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。 ( 保密学位论文在解密后适用本授权书) 学位论文题目：盘叠型壬趣垦! 塑! 曼i 坠绫丞基廑周珏究 学位论文作者签名： 作者指导教师签名： 日期：词年，月0 日 日期：7 纠7 年罗月日 国防科学技术大学研究生院博士学位论文 第一章绪论 1 1 研究背景和立项依据 高功率脉冲技术作为核物理、等离子体物理、高能激光和高功