脈衝形成網絡

脈衝形成網絡(pulse-forming network,PFN)是一種電路。它使用比較長的時間積累電能,然後在相對短的時間裏,以類似方波的形式,向負載釋放電能。常用於各種脈衝功率應用。在PFN中,電容器電感元件傳輸線等儲能部件,通過高壓電源進行充電,然後通過高壓開關 (例如火花間隙或氫閘流管)將能量快速釋放到到負載中。重複頻率可以從單脈衝到100kHz 。PFN可以產生精確的納秒級電脈衝,為脈衝激光器粒子加速器閃光燈雷達中的速調管磁控管等高壓設備提供動力。

一個用於Nd:YAG激光測距儀的脈衝形成網絡
位於美國空軍研究實驗室Shiva Star設備,可為核聚變實驗提供脈衝功率。由6個徑向排列的脈衝形成線向中心提供能量脈衝。其電容總共存儲10MJ的能量,可以產生120kV和6兆安的微秒級脈衝。

實作

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PFN包括一系列的電容電感。這些成分相互連接成為一個「階梯網絡」,其行為類似於一根傳輸線。電能最初儲存在電容中。當PFN放電時,電容按特定的順序放電,產生一個近似方形的脈衝。 脈衝通過傳輸線傳遞至負載處。 PFN必須和負載實現阻抗匹配,以防止能源反射回PFN。

傳輸線型PFN

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簡單的充電傳輸線型脈衝形成網絡

一根長傳輸線可以作為脈衝形成網絡。[1][2] 它可以在負載處產生近似平頂的脈衝。

參考文獻

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  1. ^ Haddad, A.; D. F. Warne. Advances in High Voltage Engineering. IET. 2004: 600–603 [2019-02-11]. ISBN 0852961588. (原始內容存檔於2017-02-16). 
  2. ^ Mesyats, Gennady A. Pulsed Power. Springer. 2005: 13–14, 125. ISBN 0306486547.