“快波”是
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一种用于
脉冲形成的三导体螺旋线基本结构如图所示,内外筒在B端短路、A端开路,螺旋线位于内外筒之间,除两端外匝密度均匀分布。充电时螺旋线与内外筒建立起似稳态高电压;放电时,反极性脉冲自A端馈入,沿螺旋线传输的是慢波,沿内外筒传输的是快波,显然快波速度大于慢波。
对快波而言,在A,B两端都不满足
阻抗匹配条件,因此随着反射的进行,负载电压脉冲顶部的阶梯变化会持续多次。
如何解决快波
反射问题是利用三
导体螺旋线输出顶部平坦脉冲的关键。理论上只要同轴线延迟时间大于螺旋线延迟时间,就能避免快波叠加到主脉冲上,但快波能量仍然会在主脉冲之后释放到负载,即脉冲拖尾,某些应用不希望出现这种现象。另一种方法是在B端用匹配电阻吸收快波,但这样会降低系统能量利用效率。比较理想的方法应该既保证快波能量被充分利用,又能使快波不影响主脉冲的平坦度。
如果
螺旋线阻抗是分段阶梯变化的,那么慢波在阻抗突变点必然产生反射,令该反射波与快波的反射波相互叠加,并保证两者幅度相同,极性相反,同时抵达A端并且持续时间相等,则两者就会相互抵消。反射波极性和幅度都可以通过阻抗设计来保证,只要螺旋线等阻抗段延迟时间与同轴线延迟时间相同,即可保证快慢反射波同时抵达A端并且持续时间相等,这就是利用变阻抗螺旋线抵消快波的基本原理。