1 MV紧凑型重频Marx发生器绝缘设计和数值分析

《基于MARX发生器的电磁脉冲抗扰系统的设计及应用》一、引言随着现代电子技术的飞速发展，电磁脉冲（EMP）对电子设备和系统的干扰问题日益突出。

电磁脉冲抗扰系统作为一种重要的防护手段，其设计和应用显得尤为重要。

本文将介绍一种基于MARX发生器的电磁脉冲抗扰系统的设计及应用，旨在提高电子设备和系统的抗干扰能力，保障其正常运行。

二、MARX发生器概述MARX发生器是一种能够产生高电压、大电流的脉冲发生器。

其工作原理是通过多个电容器串联，形成一个高电压脉冲序列，然后通过开关放电，产生高能量的电磁脉冲。

MARX发生器具有高能量、高重复频率、高稳定性等优点，被广泛应用于电磁脉冲抗扰系统的设计。

三、电磁脉冲抗扰系统的设计1. 系统架构设计基于MARX发生器的电磁脉冲抗扰系统主要由MARX发生器、脉冲形成网络、耦合装置、测量与控制系统等部分组成。

其中，MARX发生器负责产生高电压脉冲，脉冲形成网络负责将脉冲整形，耦合装置将电磁脉冲引入被保护设备，测量与控制系统则负责监控整个系统的运行状态。

2. 关键部件设计（1）MARX发生器设计：根据系统需求，设计合适数量的电容器串联，以及适当的开关和充电电路，以产生满足要求的电磁脉冲。

（2）脉冲形成网络设计：采用适当的传输线和元件，将MARX发生器产生的脉冲进行整形，以满足被保护设备的抗干扰需求。

（3）耦合装置设计：根据被保护设备的特性和电磁脉冲的参数，设计合适的耦合装置，将被保护设备与电磁脉冲抗扰系统连接起来。

四、系统应用基于MARX发生器的电磁脉冲抗扰系统可广泛应用于军事、航空、航天、铁路、电力等领域的电子设备和系统中。

在军事领域，该系统可用于提高武器系统的抗干扰能力，保障其正常运行；在航空、航天领域，该系统可用于保护飞机、卫星等设备的电子系统免受电磁干扰；在铁路、电力等领域，该系统可用于提高铁路信号系统、电力系统等关键设施的抗干扰能力，保障其安全稳定运行。

五、实验结果与分析通过实验验证，基于MARX发生器的电磁脉冲抗扰系统具有以下优点：1. 高能量：MARX发生器能够产生高能量的电磁脉冲，满足不同设备的抗干扰需求。

《基于MARX发生器的电磁脉冲抗扰系统的设计及应用》一、引言随着现代电子技术的飞速发展，电磁脉冲（EMP）对电子设备和系统的干扰问题日益突出。

电磁脉冲抗扰系统作为一种重要的防护手段，其设计和应用显得尤为重要。

本文将介绍一种基于MARX发生器的电磁脉冲抗扰系统的设计及其实用性。

二、系统设计（一）系统架构基于MARX发生器的电磁脉冲抗扰系统主要由MARX发生器、能量传输网络、抗扰装置和控制系统四部分组成。

其中，MARX发生器负责产生高电压脉冲，能量传输网络负责将脉冲能量传输至抗扰装置，控制系统则负责整个系统的控制和协调。

（二）MARX发生器设计MARX发生器是本系统的核心部件，其作用是产生高电压脉冲。

设计时需考虑其电压等级、脉冲宽度、重复频率等参数。

通过优化电路结构，提高MARX发生器的效率，降低能耗。

（三）能量传输网络设计能量传输网络负责将MARX发生器产生的脉冲能量传输至抗扰装置。

设计时需考虑传输效率、损耗、抗干扰能力等因素。

采用合适的传输介质和结构，确保能量传输的稳定性和可靠性。

（四）抗扰装置设计抗扰装置是本系统的关键部件，用于抑制电磁脉冲对电子设备和系统的干扰。

设计时需根据具体应用场景和需求，选择合适的抗扰方式和手段。

例如，可采用滤波、屏蔽、隔离等措施，提高设备的抗扰能力。

（五）控制系统设计控制系统负责整个系统的控制和协调，包括脉冲产生、传输、抗扰等过程的控制。

设计时需考虑控制精度、响应速度、稳定性等因素。

采用先进的控制技术和算法，确保系统的稳定运行和高效性能。

三、系统应用（一）军事领域应用基于MARX发生器的电磁脉冲抗扰系统在军事领域具有广泛的应用前景。

例如，可用于军事装备的电磁防护，提高装备的抗干扰能力和作战性能。

同时，还可用于战场电磁环境监测和评估，为军事行动提供可靠的电磁环境保障。

（二）民用领域应用此外，该系统在民用领域也有广泛的应用。

例如，可用于电力、交通、通信等领域的电磁防护，提高设备和系统的稳定性和可靠性。

第28卷第1期 强激光与粒子束V〇l. 28，N o. 1 2016 年 1 月H IG H POW ER LASER A N D P A R T IC LE BEAM S Jan.，2016紧凑重频P F N-M a r x脉冲发生器<李志强，杨建华，张建德，殷毅，李伟，洪志强(国防科学技术大学光电科学与工程学院，长沙410073)摘要：研制了一台紧凑重频脉冲形成网络（P F N)-M a r x脉冲发生器，由P F N-M a rx发生器、脉冲充电 单元、重频触发单元等组成。

PFN-M a r x发生器模块采用全电感隔离，直径为480 m m，长度为700 m m。

脉冲充电单元采用中储电容加脉冲变压器方法，单次充电可以满足10次输出。

重频触发单元采用变压器和磁开关一体化设计的全固态M a r x发生器技术，输出电压大于50k V，前沿小于100 n s。

脉冲发生器早期输出电参数为单次10G W，脉冲宽度100 n s，前沿10 n s，阻抗40 0。

重频工作时输出功率7G W，频率5H z。

后期调整后电参数更改为单次10G W，脉冲宽度70 n s前沿10 n s阻抗50 0。

重复频率工作时稳定输出功率8G W，频率10 H z单串10个脉冲。

初步的应用研究中，利用改进后的平台，在5G W条件下驱动磁控管获得了S波段约1G W的微波输出。

关键词：脉冲功率技术；高功率微波；脉冲发生器；P F N-M a rx发生器中图分类号：T M89 文献标志码：A doi：10. 11884/H PLPB201628.015013无论是工业领域或者国防领域，对脉冲功率调制装置提出的要求是向固态紧凑化、重复频率长寿命运行、可移动等方向发展。

M a rx发生器作为一种重要的脉冲调制方式，历来是各国工程技术人员研究的重点，也是 最具有潜力幵展固态紧凑化设计的主要方案之一。

随着当前脉冲储能技术的发展，尤其是高储能密度电容器、陶瓷电容器、云母电容器、薄膜电容器等技术的迅速发展，给M a r x发生器的发展注入了新的活力。

专利名称：一种模块化同轴型紧凑Marx发生器
专利类型：发明专利
发明人：康强,张伟,孙良宝,李春霞,王鹏,金晖,安海狮申请号：CN201910188670.3
申请日：20190313
公开号：CN109714028A
公开日：
20190503
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明提供了一种模块化同轴型紧凑Marx发生器，该方案包括有PFN成型模块、上部工装、下部工装、盖板、外筒以及左、右侧固定板；PFN成型模块固定在上部工装和下部工装之间；外筒套设在上部工装和下部工装外部；左、右侧固定板设置在外筒的两侧；外筒的顶部设置有盖板；盖板位于上部工装的正上方。

该方案结构简单可靠，便于调整参数，省去了独立火花间隙开关腔体结构和气路，实现结构的紧凑，与传统结构相比，大大地缩短了安装和检修时间，提高工作效率，十分有利于该脉冲功率技术的实用化推广。

申请人：中国工程物理研究院应用电子学研究所
地址：621000 四川省绵阳市游仙区919信箱1013分箱
国籍：CN
代理机构：成都九鼎天元知识产权代理有限公司
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《基于MARX发生器的电磁脉冲抗扰系统的设计及应用》一、引言随着现代电子技术的快速发展，电磁脉冲干扰问题日益突出，对电子设备的正常运行构成了严重威胁。

为应对这一问题，本文提出了一种基于MARX发生器的电磁脉冲抗扰系统设计，并详细探讨了其应用及实施效果。

二、MARX发生器简介MARX发生器是一种高压脉冲发生器，其基本原理是通过级联的电容器组和触发电路，产生高电压、大电流的电磁脉冲。

这种发生器具有输出脉冲幅度高、重复频率可调、能量可调等优点，因此在电磁脉冲抗扰系统中具有广泛的应用前景。

三、电磁脉冲抗扰系统设计1. 系统架构设计本系统主要由MARX发生器、脉冲形成网络、信号处理模块、控制模块和输出设备等部分组成。

其中，MARX发生器负责产生高电压、大电流的电磁脉冲；脉冲形成网络用于调整脉冲的宽度和形状；信号处理模块负责对接收到的信号进行滤波、放大和整形等处理；控制模块则负责整个系统的控制和协调。

2. 关键技术及参数设计（1）MARX发生器的设计：根据系统需求，选择合适的电容器组和触发电路，确保输出脉冲的幅度、重复频率和能量等参数满足要求。

（2）脉冲形成网络的设计：采用适当的电路结构和参数，使脉冲宽度和形状满足抗扰需求。

（3）信号处理模块的设计：选用高性能的滤波器、放大器和整形电路，确保信号处理的准确性和可靠性。

（4）控制模块的设计：采用微处理器或FPGA等控制器件，实现系统的自动化控制和数据处理。

四、系统应用本电磁脉冲抗扰系统可广泛应用于电力、交通、通信、军事等领域，对提高电子设备的抗干扰能力和可靠性具有重要意义。

具体应用场景包括：1. 电力行业：可用于变电站、输电线路等电力设备的电磁干扰防护，提高电力系统的稳定性和安全性。

2. 交通行业：可用于铁路、地铁等交通设备的电磁干扰防护，确保交通设备的正常运行和乘客的安全。

3. 通信行业：可用于基站、交换机等通信设备的电磁干扰防护，提高通信质量和可靠性。

4. 军事领域：可用于雷达、导弹等军事设备的电磁干扰防护，提高军事设备的作战能力和生存能力。

《基于MARX发生器的电磁脉冲抗扰系统的设计及应用》一、引言随着科技的发展，电磁脉冲干扰问题越来越严重，特别是在军事、航空、航天、电力等重要领域，电磁脉冲的抗扰问题显得尤为重要。

为了有效应对电磁脉冲的干扰，本文提出了一种基于MARX发生器的电磁脉冲抗扰系统设计，并对其应用进行了详细阐述。

二、MARX发生器简介MARX发生器是一种脉冲形成网络，具有高能量、高重复频率和短脉冲宽度等特点。

其工作原理是通过级联的电容器组和触发开关，将低电压的脉冲信号逐步累加，形成高电压、大电流的电磁脉冲。

MARX发生器在电磁脉冲产生和传输方面具有显著优势，是电磁脉冲抗扰系统的关键部件。

三、电磁脉冲抗扰系统设计1. 系统架构基于MARX发生器的电磁脉冲抗扰系统主要包括MARX发生器、脉冲传输系统、抗扰装置和控制系统。

其中，MARX发生器负责产生电磁脉冲，脉冲传输系统负责将电磁脉冲传输到抗扰装置，抗扰装置负责对电磁脉冲进行抗扰处理，控制系统则负责整个系统的控制和协调。

2. 工作原理系统工作时，MARX发生器产生电磁脉冲，通过脉冲传输系统传输到抗扰装置。

抗扰装置采用先进的滤波、放大、整形等技术，对电磁脉冲进行抗扰处理，以消除或降低电磁脉冲的干扰。

控制系统则根据实际需求，对系统进行控制和调节，以实现最佳抗扰效果。

四、系统应用1. 军事领域应用在军事领域，电磁脉冲抗扰系统可以用于保护军事设施、武器系统和军事通信等。

通过采用基于MARX发生器的电磁脉冲抗扰系统，可以有效地抵御敌方电磁脉冲的干扰，保障军事设施和武器系统的正常运行。

2. 航空、航天领域应用在航空、航天领域，电磁脉冲抗扰系统可以用于保护飞机、卫星等航空器的电子设备。

通过采用基于MARX发生器的电磁脉冲抗扰系统，可以有效地防止雷电、静电等电磁脉冲对航空器电子设备的干扰，保障航空器的安全运行。

3. 电力领域应用在电力领域，电磁脉冲抗扰系统可以用于保护电力设备和电力系统。

通过采用基于MARX发生器的电磁脉冲抗扰系统，可以有效地抵御电网故障、雷电等产生的电磁脉冲对电力设备和电力系统的干扰，保障电力供应的稳定性和可靠性。

基于Marx+脉冲变压器的高频高压微纳秒脉冲发生器【摘要】本文介绍了基于Marx和脉冲变压器的高频高压微纳秒脉冲发生器的设计与研究。

首先探讨了Marx发生器的原理和脉冲变压器的作用，然后详细阐述了高频高压微纳秒脉冲发生器的设计过程，并对其工作原理进行了深入分析。

通过实验结果与分析，验证了该脉冲发生器的可靠性和稳定性。

在结论部分总结了研究成果的意义，展望了未来的发展方向。

本研究为高频高压微纳秒脉冲发生器的设计与应用提供了重要参考，对于相关领域的研究具有重要意义。

【关键词】Marx发生器、脉冲变压器、高频、高压、微纳秒、脉冲发生器、工作原理、实验结果、总结、展望、研究成果。

1. 引言1.1 研究背景为了解决现有高频高压微纳秒脉冲发生器存在的问题，研究人员开始探索基于Marx+脉冲变压器的新型设计方案。

通过结合Marx发生器和脉冲变压器的优点，设计出了更高效、更稳定的高频高压微纳秒脉冲发生器。

该设计方案不仅增加了输出功率，提高了转换效率，还提高了系统的稳定性和可靠性，为各种领域的应用提供了更好的解决方案。

对于基于Marx+脉冲变压器的高频高压微纳秒脉冲发生器的研究具有重要意义，将推动该领域的发展并促进相关技术的应用与推广。

1.2 研究意义高频高压微纳秒脉冲发生器在科技领域具有重要的应用价值，其研究意义主要体现在以下几个方面：1. 改善工业生产效率：高频高压微纳秒脉冲发生器可以在工业中用于精准的材料处理、脉冲激光加工等领域，提高工业生产效率和产品质量。

2. 推动科学研究进展：该技术在科学研究中有广泛的应用，可用于对材料性质、原子分子结构等进行研究，推动科学研究领域的发展。

3. 拓展医疗领域应用：高频高压微纳秒脉冲发生器可用于医疗诊断、治疗等方面，如超声波成像、激光治疗等，有望为医疗领域带来新的突破。

4. 推动技术创新：该技术的研究有助于推动电子技术、光电子技术等领域的创新，提升我国在相关技术领域的国际竞争力。

基于Marx+脉冲变压器的高频高压微纳秒脉冲发生器高频高压微纳秒脉冲发生器是一种重要的脉冲电子设备，广泛应用于激光器、雷达、射频加速器等领域。

本文将介绍一种基于Marx脉冲电路和脉冲变压器的高频高压微纳秒脉冲发生器设计。

一、Marx脉冲电路Marx脉冲电路是一种常见的高压脉冲发生器，能够产生高压、高能量的脉冲。

它由若干个串联的阻抗元件和开关元件组成，如图1所示。

当开关元件关闭时，阻抗元件串联起来，电荷能够储存在阻抗元件中；当开关元件打开时，储存的电荷会通过阻抗元件放电，从而产生高压脉冲输出。

Marx脉冲电路能够产生高压脉冲的原因在于它的串联结构，使得每个阻抗元件都能够充分利用储存的电荷，从而提高了输出的脉冲电压。

Marx脉冲电路还能够实现脉冲的叠加，通过合理设计阻抗元件和开关元件的数量和参数，可以实现多级串联，从而产生更高压的脉冲输出。

二、脉冲变压器脉冲变压器是一种能够实现高压升压的装置，通常在高压脉冲发生器中用于提高输出脉冲的峰值电压。

脉冲变压器的工作原理是利用电磁感应，当输入端施加脉冲电压时，通过变压器的电磁感应作用，能够将输入端的脉冲电压升高到输出端。

脉冲变压器的设计需要考虑因子包括匝比、铁心材料、绝缘材料等，以及变压器的绕组结构和绝缘保护等。

通过合理设计这些因子，可以实现高效的高压升压效果，将输入端的脉冲电压升高数倍甚至数十倍。

三、高频高压微纳秒脉冲发生器的设计在具体实现中，需要考虑Marx脉冲电路和脉冲变压器之间的匹配，尤其是在高频、微纳秒级脉冲输出的情况下，对变压器的响应特性和频率特性都有较高要求。

还需要考虑脉冲输出的稳定性和可控性，以及脉冲变压器的绝缘和耐压等性能。

基于Marx+脉冲变压器的高频高压微纳秒脉冲发生器高频高压微纳秒脉冲发生器在科学研究和工业应用中扮演着重要角色。

它可以产生微纳秒级的脉冲信号，具有高频高压的特点，适用于多种领域的实验和应用。

基于Marx+脉冲变压器的高频高压微纳秒脉冲发生器是一种常见的实现方式，下面将对其原理和应用进行详细介绍。

我们来了解一下Marx发生器。

Marx发生器是一种高压脉冲发生器，由数个串联的电容器和开关元件组成。

在工作时，每个电容器通过开关元件连接到下一个电容器，最终形成一个串联的电容电路。

当一定的电压施加到这个电路上时，每个电容器都会被充电，并在达到一定电压时通过开关元件放电，产生高压脉冲。

Marx发生器可以产生很高的脉冲电压，常用于工业领域和科学研究中。

接下来，我们来介绍一下脉冲变压器。

脉冲变压器是一种专门用于产生高压脉冲的变压器，它能够将输入的低电压高频信号转换成高电压的高频信号输出。

脉冲变压器通常由多级绕组和铁芯组成，通过耦合和变压作用实现电压的提升。

将Marx发生器和脉冲变压器结合起来，就得到了基于Marx+脉冲变压器的高频高压微纳秒脉冲发生器。

其工作原理为：Marx发生器产生高压脉冲信号，然后通过脉冲变压器将这个高压脉冲信号转换成更高压的高频脉冲信号输出。

这种方式可以在保持高压的同时实现高频高压的输出，适用于需要微纳秒级高频脉冲的实验和应用。

1. 高频高压输出：通过脉冲变压器的作用，可以将Marx发生器输出的高压脉冲信号转换成更高压的高频脉冲信号，满足一些特定领域对高频高压信号的需求。

2. 微纳秒级脉冲：Marx发生器本身就能够产生微纳秒级的脉冲信号，结合脉冲变压器后，更加满足微纳秒级脉冲的需求，适用于一些精密的实验和应用。

3. 可定制化：基于Marx+脉冲变压器的高频高压微纳秒脉冲发生器可以根据不同的需求进行定制，可以调整输出的脉冲频率、脉冲宽度和输出的高压电压等参数。