本發(fā)明涉及微波領(lǐng)域，尤其是涉及一種用于Marx發(fā)生器的開關(guān)組合結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

Marx發(fā)生器是一種通過對電容器組并聯(lián)充電、串聯(lián)放電獲得高電壓的裝置，在脈沖功率技術(shù)領(lǐng)域中獲得廣泛的應(yīng)用。隨著脈沖功率技術(shù)的發(fā)展和新材料、新工藝的應(yīng)用，緊湊化、小型化、輕量化，成為Marx發(fā)生器的一個發(fā)展方向。

使用六氟化硫氣體做絕緣介質(zhì)，利于實(shí)現(xiàn)Marx發(fā)生器的輕量化。一個典型的氣絕緣的Marx發(fā)生器包括儲能元件（電容或PFN），充電元件（電感或電阻），火花間隙開關(guān)，充電電源，觸發(fā)電源。對于一個級數(shù)為十?dāng)?shù)級的Marx發(fā)生器來說，其前幾級（一般為2~3級）開關(guān)通常設(shè)計成場畸變開關(guān)，觸發(fā)電源的作用是對這幾級開關(guān)施加脈沖電壓，控制其導(dǎo)通，從而保障Marx發(fā)生器的建立。目前用于脈沖功率系統(tǒng)的Marx發(fā)生器，絕大多數(shù)都配備觸發(fā)電源。觸發(fā)電源自身要想實(shí)現(xiàn)小型化、可靠運(yùn)行也是一項有一定技術(shù)難度的事情，且需抽出一定的維護(hù)精力。

因此，在一些應(yīng)用場合，為了追求Marx發(fā)生器的便利性和機(jī)動性，人們也在不斷努力去嘗試去掉觸發(fā)電源，單純依靠各級開關(guān)自擊穿來使得Marx發(fā)生器建立。這樣做在絕緣氣壓較低范圍內(nèi)，是可行的，但隨著絕緣氣壓進(jìn)一步升高，自建立變得困難。文獻(xiàn)《14級緊湊型重復(fù)頻率Marx發(fā)生器研制》顯示，如果不依靠觸發(fā)電源，當(dāng)六氟化硫絕緣氣體在0.16Mpa壓力以上時，Marx發(fā)生器依靠自擊穿很難建立。

如果能使用特殊的開關(guān)結(jié)構(gòu)，可以在一定程度上提高工作氣壓。申請?zhí)?01410492746.9的發(fā)明專利《盤片四元式緊湊型Marx發(fā)生器》雖然申請的重點(diǎn)是它特殊的緊湊結(jié)構(gòu)，但它本質(zhì)上是一種不需要觸發(fā)電源的自建立Marx發(fā)生器。它的開關(guān)間隙呈線性排列，一個開關(guān)擊穿后，輝光會照射其余間隙，加速其余開關(guān)的擊穿，這是它不需要觸發(fā)源的原因。

能夠采用《盤片四元式緊湊型Marx發(fā)生器》的方式當(dāng)然更好，然而更多情況下，因儲能元件的形狀、外部尺寸限制等制約，難以采用類似《盤片四元式緊湊型Marx發(fā)生器》結(jié)構(gòu)。此時，如果想擺脫觸發(fā)源，而又希望提高M(jìn)arx發(fā)生器工作氣壓，追求小型化，則需要新的思路。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種新型的開關(guān)電極的形狀和組合形式，使氣絕緣的Marx發(fā)生器較穩(wěn)定地在較高的工作氣壓下（0.3Mpa）不依靠觸發(fā)電源較為穩(wěn)定建立。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種用于Marx發(fā)生器的開關(guān)組合結(jié)構(gòu)，所述Marx發(fā)生器包括若干級脈沖形成模塊，模塊間連接一個火花間隙開關(guān)，所有的火花間隙開關(guān)為自擊穿火花間隙開關(guān)，第一級火花間隙開關(guān)采用均勻場電極開關(guān)，其余火花間隙開關(guān)采用不均勻場電極開關(guān)，所述Marx發(fā)生器整體置于密閉壓力容器中。

在上述技術(shù)方案中，所述的若干個火花間隙開關(guān)之間并列設(shè)置在同一軸線上。

在上述技術(shù)方案中，第一級開關(guān)設(shè)置有用于調(diào)節(jié)電極間距的0.2mm不銹鋼墊片。

在上述技術(shù)方案中，所述密閉壓力容器中的所有火花間隙開關(guān)沒有獨(dú)立腔體。

在上述技術(shù)方案中，所述火花間隙開關(guān)與Marx發(fā)生器共用氣體環(huán)境。

在上述技術(shù)方案中，所述氣體環(huán)境中的氣體是純度在95%以上的六氟化硫，工作氣壓0.2Mpa~0.3Mpa。

在上述技術(shù)方案中，均勻場電極開關(guān)采用羅克夫斯基型電極開關(guān)，不均勻場電極開關(guān)為環(huán)軌間隙開關(guān)。

在上述技術(shù)方案中，所述羅克夫斯基型電極采用正弦曲線近似擬合。

綜上所述，由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果是：典型結(jié)構(gòu)的Marx發(fā)生器，隨著絕緣氣壓升高，自建立變得困難，采用本實(shí)用發(fā)明給出的開關(guān)組合形式，可以提高絕緣氣壓，仍較好建立。在相同輸出功率下，可以使Marx發(fā)生器進(jìn)一步小型化。在相同Marx體積下，可以使輸出功率提高50%以上。

附圖說明

本發(fā)明將通過例子并參照附圖的方式說明，其中：

圖1是本方案搭建的Marx發(fā)生器整體結(jié)構(gòu)圖；

圖2是marx發(fā)生器的電路原理圖；

圖3是本方案采用的羅克夫斯基型電極的擬合結(jié)構(gòu)；

圖4是本實(shí)用新型采用的第一級開關(guān)組裝后的效果；

其中：1是電容器；2是充電電感；3是火花隙開關(guān)。

具體實(shí)施方式

本說明書中公開的所有特征，或公開的所有方法或過程中的步驟，除了互相排斥的特征和/或步驟以外，均可以以任何方式組合。

圖1是本方案搭建的Marx發(fā)生器，它的電路原理圖見圖2所示。Marx發(fā)生器設(shè)計為14級，全部采用自擊穿火花間隙開關(guān)，而電極形狀經(jīng)過仔細(xì)設(shè)計優(yōu)化。其中第一級開關(guān)最重要，采用羅克夫斯基型電極，具體形狀顯示在圖3中。圖4是開關(guān)組裝好后的樣子。其余13級開關(guān)采用軌道間隙開關(guān)。開關(guān)電極間距采用0.2mm不銹鋼墊片來調(diào)整。Marx搭建完畢后整體置于壓力容器中，工作氣壓0.27Mpa，六氟化硫純度在95%以上。通過仔細(xì)調(diào)整，不依靠觸發(fā)電源，依賴自擊穿建立，該Marx發(fā)生器工作狀態(tài)良好。

本方案所采用搭建的Marx發(fā)生器與以往的在結(jié)構(gòu)形式上確實(shí)與以前的都不一樣，但本質(zhì)電路（如圖2）是一樣的，唯一需要強(qiáng)調(diào)的就是本方案采用的開關(guān)組合形式。以往的Marx發(fā)生器各級開關(guān)形狀全部設(shè)計成相同的，全部是球頭、圓柱倒角、環(huán)形軌道中的一種。本方案經(jīng)過摸索采用羅克夫斯基和環(huán)形軌道結(jié)合，這是本方案的獨(dú)創(chuàng)技術(shù)點(diǎn)。如果不這樣做，本方案和其他一樣，差不多氣壓超過0.16Mpa時就很難建立。而這樣做以后，本方案的經(jīng)驗在0.27Mpa下也可以工作。工作點(diǎn)在0.27Mpa下，與0.16Mpa相比，在同樣的體積下，前者輸出功率將達(dá)到后者的1.5倍以上。

羅可夫斯基型電極不是本方案獨(dú)創(chuàng)的，環(huán)軌電極也不是本方案獨(dú)創(chuàng)的，但這種1+N的形式，是本方案首先使用的。圖3、4所示的開關(guān)，是一種羅可夫斯基型的擬合形式，本質(zhì)上是均勻場電極，后續(xù)使用的環(huán)軌開關(guān)，本質(zhì)上是極不均勻場電極。第一級使用任何擬合形式的羅可夫斯基電極，在其余電極使用任意種類的極不均勻場電極，都是1+N的形式。目前，本方案的開關(guān)組合結(jié)構(gòu)只做到十四級，0.27Mpa，更多極開關(guān)組合因?qū)嶒灄l件等因素沒有繼續(xù)做下去。

本發(fā)明并不局限于前述的具體實(shí)施方式。本發(fā)明擴(kuò)展到任何在本說明書中披露的新特征或任何新的組合，以及披露的任一新的方法或過程的步驟或任何新的組合。