一种传输线变压器电压增益系统的利记博彩app
【技术领域】
[0001] 本发明属于微波、脉冲功率技术领域，更具体地涉及一种传输线变压器电压增益 系统。
【背景技术】
[0002] 传输线变压器（TLT)主要用于实现微波电路的阻抗匹配和脉冲升压。相对于传统 变压器，由于受漏感、杂散电容等因素影响小，具有良好的宽频响应特性，可保持脉冲波形， 其构造也符合脉冲功率全固态、紧凑化的发展方向，因此在脉冲功率研究领域受到越来越 多的重视。近年来国内外涌现出一批基于TLT的脉冲功率技术成功实现方案，但始终存在 次级线阻抗偏小而导致变压器电压增益难以达到理论值的问题，在脉冲宽度为亚微秒以及 更窄情况下问题尤为突出。
[0003] 传输线变压器的基本工作机理：图1给出的是二级TLT的结构 示意图，其中两传输线line 1和line 2在输入端并联，在输出端串联， 2^为脉冲源的内阻，匹配情况下，$ ，负载为2Z:.,输入为2T的脉冲时，经过一个 传输线的电长度后，在负载上得到一个幅值为"的电压脉冲。二级TLT的输入端阻抗为 Z 2 ,输出端阻抗为·电，故输出端与输入端之间的阻抗变比为4,脉冲电压幅值变比为2。
[0004] 进一步分析图1，可知电路结构内部存在一些短路路径，见图1中虚线所标识出的 两条路径。当电压波经过一个传输线电长度后，到达传输线的输出端，沿着短路路径有一个 反射波沿虚线箭头方向传输，最终叠加至输出脉冲，引起脉冲平顶下降。这些短路路径构成 了影响脉冲传输的次级传输线。显然，次级线是在传输线导体与地之间形成的。一般地，只 需要考虑第一条次级线对结果的影响，第二条次级线上的波的传输可以由第一条次级线与 两条主传输线的线性叠加表示出来。下面将对第一条次级线（以下不区分第一、第二，所提 及次级线均指第一条次级线）影响输出结果的过程进行分析。
[0005] 若变压器工作于空气中，通常主传输线内介质的相对介电常数大于1，故次级线阻 抗一般比主传输线阻抗及大，次级线的电长度-般小于主传输线电长度。当输入至变压 器的脉冲首次到达输出端时，一个幅值接近于V的脉冲会沿着次级线向输入端传输。次级 线在输入端处短路，电压的反射系数为-1，脉冲被反转并再次向输出端传输。当它到达输出 端时，会使线2外导体与线1内导体的电势下降，下降的幅度由负载阻抗、主传输线阻抗和 次级线阻抗大小共同决定。由于通常负载阻抗比次级线阻抗小，导致输出端反射系数为负 值，结果使得一个幅值小于V的正脉冲再次沿次级线向TLT输入端传输。这样的过程循环 往复，并且线1内导体的电势值呈阶梯状逐步下降，最终在负载上得到一个阶梯状脉冲，每 个阶梯的时间宽度为次级线电长度的两倍。若次级线往返一次的传输时间（电长度的两 倍）比输入脉宽长，，则次级线的存在对负载上形成的主脉冲平顶是没有影响 的；或者将次级线的阻抗做到远远大于主传输线阻抗，即%舞％，则入射至次级线的脉 冲幅值可以忽略。
[0006] 为了提高TLT的变比，需要增加 TLT的级数。由于次级线的存在，将导致增益（变 比）的损失、能量传输效率的下降，且这种损失与下降是随级数增加而加剧的，这主要是因 为随着TLT级数η:的增大，变压器输出端阻抗也以:的速度增长，且即使相对较小的炎值 也会使很快达到一个很大的值，甚至于超过次级线阻抗值。当输出阻抗接近与次级线阻 抗时，输出端处的反射系数将变得很大，这将导致电压增益的快速下降。
[0007] 由上面的分析可知，次级线的存在，对TLT的变压性能是有严重影响的。归纳起 来，这种影响主要表现在两个方面：一是次级线的存在会降低输出脉冲的幅值，造成脉冲幅 值的损耗；二是次级线的存在会限制脉冲的平顶宽度，造成脉冲阶梯状平顶。
[0008] 牛津大学Paul. W. Smith在近20年里研制了多台传输线变压器，其性能在高 频脉冲领域属领先地位，广受关注的有下面两台：一台是1996年报道的十级同轴传输线 TLT (Granean P. N. , Rossi J. 0., Brown P. , and Smith P, ff., A high voltage transmission line transformer with very low droop, Rev. Sci. Instrum. ,1 996, 67(7):2630-2635)； 另一台是 2006 年报道的十级双线 TLT (Jain Κ· K. and Smith P. W., Fast-Rise Time pulse transformers built from rotated stacked 1:1 transformers, IEEE Transactions on Plasma Science,2006, 34 (5):1853-1 857)。
[0009] 国内研制过一台十级TLT装置（Jian Qiu, Kefu Liu, Yifan Wu，A Pulsed power supply based on power semiconductor switches and transmission line transformer, IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation Vol. 14, NO. 4; August 2007)，用于全固态重复频率脉冲源中对高重复频率脉冲进行升压，结果显示该TLT 的输入输出脉冲电压分别为1.7 kV和10 kV，重复频率10 kHz，前后级波形无明显畸变，但 存在较大后续震荡。
[0010] 以上技术中，TLT各阶的传输线系统除输入、输出端头有互联之外，线体本身视为 无耦合，独立运行，各自拥有独立使用的磁芯。在同等线圈匝数下，次级线阻抗偏小。
【发明内容】
[0011] 1、本发明的目的。
[0012] 本发明为了解决现有技术中次级线的存在，增压比难以达到理论值，而提出的一 种传输线变压器电压增益系统，在保持脉冲正向传输线各参数基本不变的前提下，提高次 级线的阻抗。
[0013] 2、本发明所采用的技术方案。
[0014] 传输线变压器电压增益系统，在同一个磁芯上绕制两级以上的传输线，其中传输 线为系统的地线，每个传输线的缠绕方式为各个传输线的磁场方向相同，传输线即地线产 生磁场相互增强，产生的磁通量同向相加，阻抗增大。所述的传输线可以采用同轴线或平 行双导线。
[0015] 3、本发明的有益效果。
[0016] (1)本发明将两级或更多级传输线共同绕制在同一磁芯上，让各传输系统的次级 线产生的磁场相互叠加，解决了现有技术中线体线体本身无耦合，独立运行的缺点，从而起 到增大各自次级线阻抗的作用，同时不改变信号输入传输线系统的性能。
[0017] (2)本发明在维持各传输系统线长与线圈匝数不变的前提下，巧妙的利用了共模 理论来增大TLT的次级线阻抗，从而让TLT的电压增益更趋近于理论值。同时，上述变化也 导致了本发明采用的磁芯数量较相同阶数的传统TLT所需的磁芯数要少。
【附图说明】
[0018] 图1为两级TLT结构图。
[0019] 图2为四级TLT结构示意图。
[0020] 图3为耦合传输线系统。
【具体实施方式】
[0021] 为了使专利局的审查员尤其是公众能够更加清楚地理解本发明的技术实质和有 益效果，申请人将在下面以实施例的方式作详细说明，但是对实施例的描述均不是对本发 明方案的限制，任何依据本发明构思所作出的仅仅为形式上的而非实质性的等效变换都应 视为本发明的技术方案范畴。 实施例
[0022] 现有技术中，往往采用以下方式制作高阶TLT，以达到合适的电压增益值，从而次 级线阻抗与传输线特性阻抗的比值(f$g)增大。
[0023] 对于确定的传输线，其特性阻抗是一定的，增大其比值，需要增大次级线阻抗值， 而次级线阻抗又由所绕制的电感大小决定。电感最终由线匝数、磁芯相关特性决定。
[0024] 根据电感计算公式(#:_$)，对于选定尺寸的磁芯，增大磁导率或是增加匝数 可以使得电感值增大。
[0025] 简单地增加匝数就意味着增加线长，而增加线长就使得各级传输线对地分布电容 增大，对地分布电容增大就导致漏电流增大，从而导致总电流增大，使得输入总功耗增加。
[0026] 此外，可增加磁芯的磁导率，但短脉冲情况下(纳秒级）可采用磁芯的相对磁导率 最高也就2000左右，存在限制条件。
[0027] 以上为常规的选择方式，但都有一些弊端，为此，本发明提出了新的TLT各级传输 线的新实现方案，即基于公用磁芯的耦合传输线系统方案。
[0028] 在同一个磁芯上绕制两到多级的同轴或平行双导线传输系统，如图3所示。图中， 缠绕的各传输线为系统的地线，即同轴线的外导体，或平行双导线的地线。
[0029] 其工作原理：当工作电流流过两个绕向相反传输线系统(传输线1、传输线2,各传 输线可为同轴线，也可为平行双导线传输系统）的次级线（同轴线或平行双导体线均为各自 的地线）时，在磁芯中产生两个相互增强的磁场H1、H2，此时线圈即呈现出高阻抗，产生很 强的阻尼效果，达到增加次级线衰减的效果，也就是起到增加次级线阻抗的作用。
[0030] 本发明涉及的"理想的公用磁芯的耦合传输线系统"对次级线上的脉冲信号具有 衰减抑制作用，而对传输线1、传输线2各自内部传输的差模信号无电感抑制作用，即实现 了对正向传输的脉冲信号无影响，对相关传输线系统的参数无影响的目的。
[0031] 当然，实际线圈绕制的不完全对称(指同轴线或平行双导体传输线的不对称性）会 导致差模漏电感的产生，但差模电感值不大。差模信号，即正向脉冲电流，分别在两个传输 线系统内部流过时，系统内部电流在系统内部的两导体中方向相反，产生的磁通量相互抵 消，传输线系统对脉冲呈现低阻抗。
[0032] 当脉冲信号到达各级传输系统输出端后，脉冲信号需流经各传输系统的地线向总 信号的接地点回归时，两地线起次级线作用，其上电流方向相同，产生的磁通量同向相加， 各地线对脉冲信号呈现高阻抗，从而起到增大次级线阻抗的作用。
【主权项】
1. 一种传输线变压器电压增益系统，其特征在于：在同一个磁芯上绕制两级以上的传 输线，其中传输线为系统的地线，每个传输线的缠绕方式为各个传输线的磁场方向相同，传 输线即地线产生磁场相互增强，产生的磁通量同向相加，阻抗增大。2. 根据权利要求1所述的传输线变压器电压增益系统，其特征在于：所述的传输线为 同轴线。3. 根据权利要求1所述的传输线变压器电压增益系统，其特征在于：所述的传输线为 平行双导线。
【专利摘要】本发明公开了一种传输线变压器电压增益系统，在同一个磁芯上绕制两级以上的传输线，其中传输线为系统的地线，每个传输线的缠绕方式为各个传输线的磁场方向相同，传输线即地线产生磁场相互增强,产生的磁通量同向相加。传输线可以为同轴线或平行双导线。本发明将两级或更多级传输线共同绕制在同一磁芯上，让各传输系统的次级线产生的磁场相互叠加，解决了现有技术中线体线体本身无耦合，独立运行的缺点，从而起到增大各自次级线阻抗的作用，同时不改变信号输入传输线系统的性能。
【IPC分类】H01F27/28, H01F38/00
【公开号】CN105513776
【申请号】CN201410494376
【发明人】李晓春
【申请人】常熟凯玺电子电气有限公司
【公开日】2016年4月20日
【申请日】2014年9月25日