Ein kompakter Gigawatt-Pulsstromgenerator für Hochleistungsmikrowellenanwendungen

Nanosekundenrechteckspannungspulse sind von großem Interesse aufgrund ihrer potenziellen militärischen und industriellen Anwendungen, wie Hochleistungsmikrowellen (HPM). In diesem Artikel wird ein Gigawatt-Pulsstromgenerator (PPG) für HPM vorgeschlagen, der auf den mehrstufigen Pulsformungsnetzen (PFNs) mit einer Spannungsüberlagerung unter Verwendung des Marx-Schemas basiert, d. h. , PFN-Marx-Generator, durch die theoretische Analyse, numerische Simulation, Verarbeitung und Leistungsversuch. Der PPG besteht aus den Hauptuntersystemen der Primärstrom- und Pulsmodulationsuntersysteme. Das Primärstromuntersystem ist ein modularer bipolarer Gleichstrom-Hochspannungsgenerator, der auf dem Wechselstrom-Gleichstrom-Wechselstrom, Hochfrequenztransformator und Spannungsverdopplern unter Verwendung von Leistungselektronikschaltern basiert. Er kann bipolarer Gleichstrom-Hochspannung von ±42 kV erzeugen, um den PFN-Marx-Generator aufzuladen. Für das Pulsmodulationsuntersystem wird die PFN-Marx-Technik bevorzugt, die aus 24 Stufen und sechs L - C-Abschnitten besteht. Um den PPG zu verifizieren, wird ein experimenteller Prototyp gefertigt und getestet. Er hat einen charakteristischen Impedanz von etwa 40~ und kann eine Rechteckspannung mit einer Ausgangsspannung von etwa 500 kV, einer Vollbreite bei halber Maximum (FWHM) von 94 ns und einer Anstiegszeit von 10%–90% von weniger als 35 ns liefern, was seine Fähigkeit zeigt, eine Spitzenleistung von über 6,25 GW zu liefern. Darüber hinaus wurde ein Transitzeit-Oszillator angeschlossen, der Mikrowellenleistung von 0,8 GW bei 12,89 GHz für die Kathoden-Spannung von 372 kV und den Strahlstrom von 9,3 kA abstrahlen kann.