СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ НАНОСЕКУНДНЫХ ИМПУЛЬСОВ ИНДУКТИВНЫМИ НАКОПИТЕЛЯМИ ЭНЕРГИИ НА НАГРУЗКЕ Российский патент 2024 года по МПК H03K5/12 H03K3/00 

Изобретение относится к мощной импульсной технике, а более конкретно к способу формирования импульсов наносекундной длительности большой мощности индуктивными накопителями энергии (ИН).

Из уровня техники известен способ формирования наносекундных импульсов трансформаторными индуктивными накопителями энергии на нагрузке (Егоров О.Г. Патент Российской Федерации №2680343 от 02.11.2017). Разрыв тока в этом способе основан на зависимости сопротивления проводника от частоты электромагнитного импульса или иными словами от явления скин-эффекта (Л.Д. Ландау, Е.М. Лифшиц «Электродинамика сплошных сред» Москва, «Наука», ГРФМЛ, 1982, с. 296).

Недостаток известного способа формирования импульсов ИН, заключается в том, что для повышения эффективность данного способа при генерации импульса на высокоомную нагрузку требует развитие габаритов прежде всего длины провода, что приемлемо для трансформаторных индуктивных накопителей энергии (ТИНЭ), где высокоомное покрытие нанесено на поверхность первичной обмотки или изоляции и его длина равна 2πr, где r - средний радиус первичной обмотки ТИНЭ и это позволяет обеспечить необходимую длину и, как результат, необходимое сопротивление, что эффективно формирует импульс на нагрузке. Кроме того, график зависимости сопротивления провода от частоты показывает, что увеличить сопротивление провода на несколько порядков за счет увлечения частоты, например, в 100 раз и более невозможно, поскольку сопротивление провода при частоте ω>10³-10⁴ Гц возрастает ~ω^1/2 (Л.Д. Ландау, Е.М. Лифшиц, там же). Что делает невозможным использование скин-эффекта для эффективного разрыва для высокоомных нагрузок на ИН. Кроме того, увеличение длины провода ведет к увлечению индуктивности, что в свою очередь увеличивает энергию блока преобразования тока. Другими двумя важными недостатками известного способа являются отсутствие стабильного значения сопротивления от времени и температуры, например, сопротивление выделенного участка Δх Δy в интервале времени 0<t<t_диф определяемого выражением [В.В. Васильев Л.Л. Коленский, Ю.Н. Медведев, Б.Н, Степанов «Проводящие оболочки в импульсном магнитном поле.» - М.: Энергоатомиздат, 1982, с. 73.]

где ρ_м - удельная сопротивление материала толщиной Δh, определяется выражением

Из это выражения (1) (2) следует, что сопротивление провода изменяется во времени что меняет форму импульса на нагрузке и снижает его эффективность. Второй недостаток это зависимость удельного сопротивления ρ_м от температуры, поскольку при выводе энергии происходит выделение тепла в высокоомном слое, а это приводит к изменению его температуры и, как следствие, изменению параметров t_диф и R(t, ρ_м), что приводит нестабильности формы импульсов на нагрузке в режиме серии импульсов.

Настоящее изобретение направлено на решение технической задачи по эффективному формированию импульса наносекундной длительности большой мощности посредством ИН на высокоомных нагрузках, как в режиме одиночного импульса, так и в режиме повторения импульсов, минимизировать энергию необходимую на преобразовании тока и высокую стабильность параметров импульса на нагрузке.

Настоящее изобретение решает техническую задачу с использованием явления волнового сопротивления длинной линии, а именно на одном из вариантов длинных линий короткозамкнутой длинной линии. Длинные линии как коаксиальной, так и полосковой конструкции используются в импульсной технике для передачи уже сформированного импульса в нагрузку или для формирования импульса, с предварительным накоплением энергии в длинной линии и последующей его коммутацией в нагрузку (Г.А. Месяц «Импульсная энергетика и электроника», Москва, «Наука», 2004, с. 52-62).

Поставленная задача решена тем, что в способе формирования наносекундного импульса ИН на нагрузке содержащей ИН первым концом подсоединенный к первой общей точке а вторым концом подсоединен к второй общей точке и заземлен, нагрузку величиной R_н подсоединенную параллельно ИН первым концом к первой общей точке вторым концом ко второй общей точке, последовательное соединение блока преобразования тока и ключа подсоединено параллельно ИН 1 при чем первый конец ключа подключен к первой общей точке второй конец ключа подключен к первому концу_блока преобразования тока второй конец блока преобразования тока подсоединен ко второй общей точке дополнительно содержит короткозамкнутую длинную линию подсоединенную параллельно ИН, при этом первый конец внутреннего электрода короткозамкнутой длинной линии подсоединен к первой общей точке а второй конец внутреннего электрода короткозамкнутой длинной линии ко второй общей точке, при этом первый и второй концы внешнего электрода короткозамкнутой длинной линии подсоединены ко второй общей точке, при этом волновое сопротивление ρ_В, длительность фронта и время пробега электромагнитной волны τ, распространяющейся между внутренним и внешним электродами короткозамкнутой длинной линии и время диффузии t_диф по внешнему электроду короткозамкнутой длинной линии, выбирается из условий минимума потерь энергии при накоплении энергии, минимума потерь при выводе энергии в нагрузку R_н, минимума энергии необходимое для преобразования тока, при этом, при выводе энергии в нагрузку длительность импульса t_и на нагрузке R_н равно времени двойного пробега электромагнитного импульса 2τ между внутренним и внешним электродами короткозамкнутой длинной линии, при этом удовлетворяется условие ρ_В>>R_н, при этом для поддержания напряжения и создания заднего фронта импульса на нагрузке необходимо условие L_ин>>L_линии, где L_ин - величина индуктивности ИН, L_линии - индуктивность короткозамкнутой длинной линии.

Настоящее изобретение поясняется конкретным примером, на основе короткозамкнутой длинной линии коаксиальной конструкции, который наглядно демонстрирует возможные достижения приведенные выше совокупности существенных признаков требуемого технического результата. Естественно, что формы реализации изобретательского замысла не ограничены изложенным ниже примером, так как на основе нового технического решения, сформулированного выше, могут быть созданы и иные устройства на основе других средств, но того же функционального значения.

На Фиг. 1 представлена конструкция короткозамкнутой длинной линии с указанием геометрических размеров для анализа работы и пояснения эффективности волнового явления как способа формирования наносекундных импульсов большой мощности ИН на нагрузке. На Фиг. 2 представлено распределение тока и магнитного поля на этапе накопления энергии в короткозамкнутой длинной линии, Фиг. 3 распределение тока и магнитного поля на этапе преобразования тока в короткозамкнутой длинной линии, Фиг. 4 распределение тока и магнитного поля на этапе вывода энергии в нагрузку. На Фиг. 5 распределение магнитного поля после окончания вывода энергии в нагрузку, Фиг. 6 представлено устройство для осуществления предложенного способа формирования наносекундных импульсов на нагрузке, Фиг. 7 дан Вид I разрез короткозамкнутой длинной линии, Фиг. 8 а), b) представлены графики зависимости токов от времени на различных этапах формирования импульса ИН на нагрузке.

Пример работы устройства показан на основе электрической схемы, аналогом которой является схема, представленная в работе [Egorov O.G "Combination of as Skin-Effect Opening Switch and Auxiliary Opening Switches for Ohmic resistance version and for Inductive Storage Applications. (Narrowband and Wideband Devices)" // Proceeding 2021 IEEE Pulsed Power International Conference (PPC-SOFE), December 10-16, 2021, Denver, USA, pp.]

Устройство для осуществления предлагаемого способа формирования наносекундных импульсов ИН на нагрузке содержащей ИН 1 первым концом подсоединенный к первой общей точке а, вторым концом подсоединен к второй общей точке и заземлен, нагрузку 2, подсоединенную параллельно ИН 1, первым концом к первой общей точке а, вторым концом ко второй общей точке, последовательное соединение блока преобразования тока 3 и ключа 4, подсоединено параллельно ИН 1, при чем первый конец ключа 4 подключен к первой общей точке а, второй конец ключа 4 подключен к первому концу блока преобразования 3, второй конец блока преобразования тока 3 подсоединен ко второй общей точке дополнительно содержит короткозамкнутую длинную линию 5 подсоединенную параллельно ИН 1, при чем первый конец 5.11 внутреннего электрода 5.1 короткозамкнутой длинной линии 5 подсоединен к первой общей точке а, а второй конец 5.12 внутреннего электрода 5.1 короткозамкнутой длинной линии 5 ко второй общей точке, при этом первый 5.21 и второй 5.22 концы внешнего электрода 5.2 короткозамкнутой длинной линии 5 подсоединены ко второй общей точке. Для наглядности и простоты объяснения устройство блока преобразования тока содержит конденсатор 3.1, замыкающий ключ 3.2, а качестве размыкающего ключа 4 взят плазменный прерыватель тока (ППТ) конструкция и физический механизм разрыва которого известен и хорошо представлен в учебной литературе [Г.И. Долгачев, А.Г. Ушаков «Характеристики и конструкция плазменных инжекторов для генерации мощных импульсов» // «Приборы и техника эксперимента» №3, с. 1-16, 2004].

Для пояснения способа формирования импульсов ИН на нагрузке предварительно представим к рассмотрению физические механизмы формирования импульса и теоретические расчеты. Механизм формирования электромагнитной волны в короткозамкнутых длинных линиях хорошо известен.

На Фиг. 1 представлено поперечное сечение короткозамкнутой длинной линии с указанием геометрических параметров r₁ - радиус внутреннего электрода 1, r₂ - радиус внешнего электрода 2, Δh толщина внешнего электрода 2, а также электрические параметры, ρ_В -волновое сопротивление короткозамкнутой длинной линии, τ - время пробега электромагнитной волны по короткозамкнутой длинной линии, ε - диэлектрическая проницаемость изолятора, расположенного между внутренним 1 и внешним электродами 2 короткозамкнутой длинной линии. На Фиг. 1 указаны две зоны внутренняя зона А между внутренним электродом 1 и внешним электродом 2 и внешняя зона Б пространство за внешним электродом 2. Первый конец 1.1 внутреннего электрода 1 подключен первой общей точке а, второй конец 1.2 внутреннего электрода 1 подключен ко второй общей точке и заземен, первый конец 2.1 внешнего электрода 2 подключен ко второй общей точке и второй конец 2.2 внешнего электрода 2 подключен ко второй общей точке. Вторые концы 1.2 внутреннего и 2.2 внешнего электродов образуют короткозамкнутый конец длинной линии по этой причине длинная линия с таким порядком соединения называется короткозамкнутая длинная линия. Указания о подключении ко второй общей точке концов 1.2, 2.1 и 2.2 вызвано необходимостью подтвердить, что потенциалы конца 1.2 внутреннего электрода 1, а также концов 2.1 и 2.2 внешнего электрода 2 равны нулю. На Фиг. 2 дано распределение магнитного поля при протекании постоянного тока I₀ по внутреннему электроду 1 короткозамкнутой длинной линии. Если время нарастания тока I₀ значительно превышает время диффузии через внешний электрод 2 с толщиной Δh, то магнитное поле H₀₁ и его направление, соответствующее току I₀ будет проникать в зону Б из зоны А -Н₀₂. В результате общее распределение магнитного поля и его направление будет соответствовать распределению магнитного поля от круглого провода т.е. индуктивность будет соответствовать индуктивности круглого провода с радиусом r₁ и длиной равной длине внутреннего электрода 1 короткозамкнутой длинной линии. Индуктивность круглого провода, учитывая что его длина для короткозамкнутой длинной линии равно , где с_света - скорость света в вакууме.

(П.Л. Калантаров, Л.А. Цейтлин, «Расчет индуктивностей: Справочная книга» Л. Энергоатомиздат, Ленинградское отделение, 1986, с. 92). Иными словами, действия внешнего источника энергии, приложенного к первой общей точке а приводит к соответствующему росту тока I₀ и протекает по внутреннему электроду 1, при этом связанный с током I₀ магнитное поле H₀₁, изменяясь во времени инициирует ток -I₀ обратной направленности, который протекает по внутренней поверхности внешнего электрода 2. Если рост тока I₀ по внутреннему электроду 1 короткозамкнутой длинной линии обеспечивается мощностью внешнего источника, то рост тока на внутренней поверхности внешнего электрода 2 короткозамкнутой длинной линии обеспечивается за счет изменения во времени тока I₀. При достижении током I₀ максимального значения, I₀ принимает постоянное значение, при чем ток I₀ течет по всему сечению внутреннего электрода 1. Ток обратной направленности протекающий по внешнему электроду 2 короткозамкнутой длинной линии в результате диффузии и потерь на тепло внешнего электрода 2, затухает и магнитное поле H₀₁ проникает из зоны А в зону Б. Зоне Б распределение магнитного поля Н₀₂ соответствует распределению магнитного поля от круглого провода с протекающим по нему током I₀ на расстоянии от провод r₂+Δh до бесконечности. Оценить время диффузии t_диф при заданных геометрических параметрах можно по формуле 1. Например для внешнего электрода 2 выполненного из железа с удельным сопротивлением равным ρ_м=8.6⋅10^-8 Ом⋅м и при толщине Δh=10^-3 м, время диффузии составит t_диф=7.8⋅10^-5 секунды, а время накопления энергии в ИН величиной порядка 10⁷ Дж и более составляет 1-2 секунды. Следует отметить также относительно конструкции внутреннего электрода 1 короткозамкнутой длинной линии. Для того чтобы все процессы во внутреннем электроде 1 короткозамкнутой длинной линии на всех этапах происходили по всему объему внутреннего электрода 1 короткозамкнутой длинной линии должна быть соответствующая конструкция внутреннего электрода 1 короткозамкнутой длинной линии, по примеру конструкции жилы высокочастотного кабеля, например, предполагается использование в конструкции внутреннего электрода 1 короткозамкнутой длинной линии медные провода с ρ_м=1.55⋅10^-8 Ом⋅м с диаметром провода, соответствующим минимальным потерям переходным процессам. [Физические величины: Справочник. / Под ред. И.Г. Григорьева, Е.З. Мелихова - М.: Энергоатомиздат, 1991, с. 438], [Электротехнический справочник / Гл. ред. И.Н. Орлов М.: Энергоатомиздат, 1986, т. 2, с. 5-6]. На Фиг. 3 дано распределение магнитного поля при наложении на постоянное магнитное поле H₀₁ от тока I₀ магнитного поля Н₁₁ от тока I₁ противоположного направления при условии, что время нарастания t_н тока I₁ должно удовлетворять условию t_н<t_диф, возникающего на внутренней поверхности внешнего электрода 2 короткозамкнутой длинной линии тока обратной направленности и величиной по абсолютной величине I₁ в зоне А магнитное поле равно H₀₁-Н₁₁ соответствующее разности токов I₀-I₁. Такое распределение соответствует переходному процессу при преобразовании тока. В тоже время магнитное поле в зоне Б остается неизменным Н₀₂. Это магнитное поле соответствует току, который протекает по внешней поверхности внешнего электрода 2 короткозамкнутой длинной линии. Таким образом индуктивность при переходном процессе будет соответствовать индуктивности короткозамкнутой длинной линии. Учитывая, что индуктивность равна

а

[Е.А. Абрамян, Б.А. Альтеркоп, Г.Д. Кулешов «Интенсивные электронные пучки» М. Энергоатомиздат, 1984, стр. 177]. Для оценки величин индуктивности, в качестве примера и для сравнения, примем радиусы r₁=0.1 м r₂=0.2 м и длина в этом случае согласно (3) L_{провода=}591.5 нГ, а при переходном процесс в короткозамкнутой длинной линии L_линии=137. 2нГ. Величина индуктивности при переходном процессе гораздо меньше поскольку магнитное поле Н₀₂ в зоне Б, за время переходного процесса, время которого меньше времени диффузии, не изменятся. На Фиг. 4 дано распределение магнитного поля при распространении электромагнитной волны между внутренним 1 и внешним 2 электродами короткозамкнутой длинной линии. Такое распространение возможно если фронт импульса напряжения t_ф, на первой общей точке а соответствует условию t_ф<<τ. При этом, учитывая, что ток I₂ изменяется во времени следовательно, соответствующее магнитное поле тоже будет меняться во времени и пространстве зоны А, тем более что электромагнитная волна достигая короткозамкнутого конца короткозамкнутой длинной линии отражается с обратным знаком и распространяется в обратном направлении по короткозамкнутой длинной линии по направлению к первой общей точке а, следовательно, ток протекающий по внутреннему электроду 2 будет равен суммарному значению всех протекающих токов I_сум и как следствие магнитное поле будет соответствовать току Н_сум. На Фиг. 5 дано окончательное распределение магнитного поля после окончания переходных процессов и по достижению постоянного значения тока I₅. Токи, которые возникли в результате переходных процессов на внутренней поверхности внешнего электрода 2 затухают и магнитное поле Н₀₂ в зоне Б уменьшается и становится равным Н₅₂, что по величине соответствует магнитному полю тока I₅ текущему по круглому проводу при длине равному длине внутреннего электрода 1.

Подводя итог выше сказанному можно сказать что при пропускании тока через внутренний электрод в короткозамкнутой длинной линии, когда время нарастания удовлетворяет условию t_н>>t_диф распределение магнитного поля в зонах А и Б соответствует распределению магнитного поля круглого провода, а индуктивность согласно (3), если ток нарастает во времени t_н<t_диф, но при этом t_н>>τ то внешний электрод короткозамкнутой длинной линии выполняет роль экрана, а индуктивность равна индуктивности короткозамкнутой длинной линии равна согласно (4) (5), а если время нарастания тока t_ф<<τ времени пробега электромагнитной волны по короткозамкнутой длинной линии, то в между внутренним 1 и внешним 2 электродами короткозамкнутой длинной линии возникают волновые процессы при этом сопротивление короткозамкнутой длинной линии соответствует волновому сопротивлению согласно (5).

Таким образом короткозамкнутая длинная линия при условии, если длительность импульса на входе короткозамкнутой длинной линии больше двойного времени пробега по короткозамкнутой длинной линии, а фронт импульса много меньше времени пробега, то между внутренним и внешним электродами в короткозамкнутой длинной линии возникает волновой процесс что позволяет поддерживать напряжение импульса за время двойного пробега с последующим падением до нуля, при этом для поддержания напряжения и создания заднего фронта импульса на нагрузке соблюдается условие L_ин>>L_линии, иными словами короткозамкнутую длинную линию можно использовать на время двойного пробега электромагнитной волны как размыкатель постоянного тока и формирователь высоковольтного импульса, а если время нарастания тока t_н при переходном процессе, который необходим для разрыва тока, соответствует условию t_н<t_диф и t_н>>τ, то короткозамкнутая длинная линия соответствует круглому проводу с круглым экраном, что это снижает энергию при преобразования тока, иными словами сочетание указанных трех условий являются основой формирования импульсов ИН на нагрузке и снижает энергию необходимую для переходного процесса и позволяет получить необходимую форму импульса ИН на нагрузке, как одиночного так и серии импульсов.

Способ формирования наносекундных импульсов ИН на нагрузке поясняется устройством для осуществления предложенного способа формирования наносекундных импульсов ИН на нагрузке Фиг. 6 и Фиг. 7, а также графиками токов на Фиг. 8 а), b), где Фиг. 8 а) кривая 1 зависимость тока от времени во внутреннем электроде короткозамкнутой длинной линии 1, кривая 2 ток в блоке преобразования тока 3, а Фиг. 8 b) представлена зависимость тока от времени на нагрузке, и осуществляется следующим образом. В исходном состоянии, в ИН 1 и в индуктивности внутреннего электрода 5.1 на Фиг. 7 Вид I короткозамкнутой длинной линии 5 накоплена энергия и протекает ток I₀ распределение магнитного поля дано на Фиг. 2, на Фиг. 8 а) это соответствует интервалу времени [0,t₁]. Ключ 3.2 в блоке преобразования тока 3 разомкнут.От источника питания (на рисунке Фиг. 6 не показан) заряжен конденсатор 3.1 блока преобразования тока 3, знак напряжения которого определяется направлением тока ИН 1. Межэлектродный зазор ключа 4 заполнен плазмой и находится в проводящим состоянии. В блоке преобразования тока 3 замыкается ключ 3.2 и в электрической цепи конденсатор 3.1, ключ 3.2, ключ 4, внутренний электрод 5.1 короткозамкнутой длинной линии 5 возникает колебательный процесс, на Фиг. 7 Вид I. При этом направление тока I₁ по внутреннему электроду 5.1 короткозамкнутой длинной линии 5 на Фиг. 7 Вид I противоположно направлению тока I₀, а его значение по абсолютной величине соответствует условию I₁≤I₀, при этом время нарастания t_н тока I₁ во внутреннем электроде 5.1 короткозамкнутой длинной линии 5 удовлетворяет условию t_н<t_диф, где t_диф время диффузии по материалу внешнего электрода 5.2 на Фиг. 7 Вид I. Распределение тока и магнитного поля дано на Фиг. 3, а на Фиг. 8а) это соответствует кривым 1 и 2, где кривая 1 соответствует току во внутреннем электроде 5.1 в короткозамкнутой длинной линии 5 на Фиг. 7 Вид I, а кривая 2 соответствует току в блоке преобразования тока 3, в интервале времени [t1,t2]. В момент достижения максимума по абсолютной величине тока I₁ на Фиг. 8а), b) это соответствует времени t2 срабатывает ключ 4 разрывая ток I₁. При этом на первой общей точке а и следовательно на нагрузке 2 и на входе внутреннего электрода 5.1 короткозамкнутой длинной линии 5 на Фиг. 7 Вид I возникает напряжение U с фронтом t_ф, при этом длительность фронта t_ф определяется свойствами ключа 4, если длительность фронта t_ф напряжения U соответствует условию t_ф<<τ, то между внутренним 5.1 и внешним 5.2 электродами короткозамкнутой длинной линии 5 на Фиг. 7 Вид I возникает волновой процесс распространения электромагнитной волны с величиной тока I₂=U/ρ_В. Распределение тока и магнитного поля в короткозамкнутой длинной линии 5 дано на Фиг. 4, а Фиг. 8а), b) распространение электромагнитной волны соответствует кривым токов 3 и 4 в интервале времени [t2,t3]. Достигнув короткозамкнутого конца короткозамкнутой длинной линии 5, волна напряжения отражается с обратным знаком и распространяется в направлении обратном к первой общей точке а, при этом ток I₂ тоже меняет знак и равен -I₂. При этом в первой общей точке а, а также на нагрузке, за время распространения электромагнитной волны с током I₂, поддерживается напряжение U и часть тока равного UIR_н передается в нагрузку 2, при этом суммарный ток равен I_сумм=I₀-I₁+U/R_н. Через время 2τ отраженная электромагнитная волна достигает первой общей точки а при этом энергия отраженной волны с обратным значением напряжения - U и тока -I₂ компенсируется энергией ИН 1 учитывая что ток на нагрузке 2 удовлетворяет условию U/R_н>>U/ρ_В то напряжение отраженной волны гаситься не достигая обратного значения напряжения -U, при этом напряжение на нагрузке 2 падает до соответствующей величины, для поддержания напряжения и создания заднего фронта импульса на нагрузке соблюдается условие L_ин>>L_линии, на Фиг. 8а), b) это соответствует времени t3. Далее энергия ИН 1 расходуется на восстановление постоянного тока равного I₅ в внутреннем электроде 5.1 короткозамкнутой длинной линии 5 на Фиг. 7 Вид I и магнитных полей, соответствующих величине тока I₅ на Фиг. 5, а на нагрузке 2 значение напряжения падает до нуля. На Фиг. 8а), b) это соответствует кривым 5 и 6 в интервале времени [t3,t4]. После восстановления ключа 4 до проводящего состояния, а в блоке преобразования тока 3 восстановления ключа 3.2 до разомкнутого состояния и зарядки конденсатора 3.1 до начального уровня, устройство готово для повторного импульса ИН 1 на нагрузке 2.

Изобретение относится к импульсной технике. Технический результат - эффективное формирование импульса наносекундной длительности большой мощности посредством индуктивного накопителя (ИН) на высокоомных нагрузках, как в режиме одиночного импульса, так и в режиме повторения импульсов, и минимизация энергии и высокая стабильность параметров импульса на нагрузке. Для этого предложен способ формирования наносекундных импульсов индуктивными накопителями энергии на нагрузке, в котором на ток, протекающий по внутреннему электроду короткозамкнутой длинной линии, с помощью блока преобразования накладывается ток обратного направления, при этом ток в индуктивном накопителе не изменяется. Толщина, удельное сопротивление и геометрические размеры внешнего электрода короткозамкнутой длинной линии выбраны из условия, что для времени нарастания тока обратного направления t_н соблюдается условие t_н<t_диф, где t_диф - время диффузии тока по внешнему электроду короткозамкнутой длинной линии и условие t_н>>τ, τ - временя пробега электромагнитной волны по короткозамкнутой длинной линии. Далее ток от блока преобразования тока разрывается ключом, при этом напряжение разрыва тока появится на нагрузке и входе короткозамкнутой длинной линии. 2 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. Способ формирования наносекундных импульсов индуктивными накопителями на нагрузке, содержащий ИН, одним концом подсоединенный к первой общей точке, а вторым концом подсоединенный ко второй общей точке, нагрузку, подсоединенную параллельно ИН первым концом к первой общей точке, вторым концом ко второй общей точке, последовательное соединение блока преобразования тока, причем конденсатор блока преобразования тока заряжается от источника питания, и ключа подсоединено параллельно ИН, причем первый конец ключа подключен к первой общей точке, второй конец ключа подключен к первому концу блока преобразования, второй конец блока преобразования тока подсоединен ко второй общей точке, дополнительно содержит короткозамкнутую длинную линию, подсоединенную параллельно ИН, при этом первый конец внутреннего электрода короткозамкнутой длинной линии подсоединен к первой общей точке, а второй конец внутреннего электрода короткозамкнутой длинной линии ко второй общей точке, при этом первый и второй концы внешнего электрода короткозамкнутой длинной линии подсоединены ко второй общей точке, при срабатывании блока преобразования тока через ключ, находящийся в проводящем состоянии, обеспечивается протекание тока по внутреннему электроду короткозамкнутой длинной линии, при этом ток противоположено направлен по сравнению к первоначальному току, текущему по внутреннему электроду короткозамкнутой длинной линии, в момент достижения максимума тока противоположного направления ключ переходит в непроводящее состояние, при этом на первой общей точке возникает напряжение, волна напряжения распространяется с током, пропорциональным волновому сопротивлению короткозамкнутой длинной линии, а на нагрузке протекает ток пропорционально сопротивлению нагрузки, причем распространяющаяся волна напряжения, достигнув вторых концов внутреннего и внешнего электродов короткозамкнутой длинной линии, отражается с обратным знаком и при достижении первых концов внутреннего и внешнего электродов короткозамкнутой длинной линии напряжение на первой общей точке падает до минимального значения и формирование импульса напряжения на нагрузке длительностью, равной двойному пробегу электромагнитной волны между внутренним и внешним электродами короткозамкнутой длинной линии, прекращается.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем что время нарастания t_H обратно направленного тока удовлетворяет условию t_н<t_диф, при этом t_н>>τ, где t_диф - время диффузии тока по внешнему электроду короткозамкнутой длинной линии, τ - время пробега электромагнитной волны по короткозамкнутой длинной линии.

3. Способ по п.1, отличающийся том что время нарастания фронта напряжения в первой общей точке удовлетворяет условию t_ф<<τ.