设计一种一体化D-dot探头开展脉冲功率装置中传输线高电压测量工作。D-dot探头安装在传输线外筒上，主要由基座、密封电缆头、探头外壳、绝缘层、信号电极和连接杆构成。采用同轴螺纹连接及限位结构将探头各部件形成一个整体，实现结构的紧凑性和拆装过程的完整性。利用密封BNC探头和无氧铜密封圈实现良好的密封性能，同时减小探头的弹性余量保证测量的准确性。设计了较小的探头对地电容，从而获得良好的高频响应。采用OrCAD/Pspice开展电路模拟，结果显示设计的探头满足信噪比和前沿响应要求。采用CST开展静电场模拟，结果显示设计的D-dot探头可以满足1 MV传输线电压下的绝缘要求。标定和实验结果表明该探头可以响应前沿为几十ns的信号，能够满足测量需要。

依据电压脉冲在传输线中的传播特性,分析了将形成线和传输线构成封闭回路,使电脉冲在其中反复循环,从而在高阻负载上得到高压多脉冲输出的可能性,并进行了电路模拟研究。利用Blumlein脉冲形成线系统和400 kV高压电缆组成封闭回路,进行了高压实验研究,在高阻约1 kΩ负载上得到了大于200 kV的多个脉冲输出,脉冲宽度120 ns、间隔不超过400 ns。研究表明,利用脉冲循环方法可以在较高阻抗的负载上产生MHz重复频率的高压多脉冲串,其脉冲质量与形成线开关状态密切相关。

根据脉冲波前压缩原理,建立了激振线电路模型,推导出脉冲前沿压缩计算公式.激振线是一个近连续线的高阻抗微带传输线,反偏压的变容二极管以相同的小间隔加载到传输线,输入激励是一个下降沿的负脉冲.随着输入脉冲在传输线上的传播,变容二极管的电容随反偏压增大而减小,导致每个节点传播延迟的变化,从而压缩脉冲波前,产生前沿可达1 ps的超快脉冲.

脉冲传输线的介质材料选择和参数设计对传输线的损耗具有至关重要的影响,根据分布参数理论和电磁场微波理论,给出环氧玻璃纤维FR-4和聚四氟乙烯F₄B两种材料的损耗计算公式,在微带特性阻抗为50 Ω,工作频率为10 GHz时,FR-4和F₄B的介质衰减系数分别为0.095 dB/cm和0.002 3 dB/cm;当微带厚度为18 μm,介质材料厚度为0.25 mm时,FR-4和F₄B的导体衰减系数分别为0.049 9 dB/cm和0.035 7 dB/cm.数值计算和仿真结果表明,F₄B材料传输线的介质损耗和导体损耗相对较低,是一种较好的介质材料,选择合适的介质材料厚度可保证损耗较低且电路体积不至于过大.

指出提高微带横截面取样速率的关键问题是传输线多容性负载阻抗匹配,根据分布参数理论和微波传输线理论,提出局部匹配模型,推导出阻抗匹配计算公式.数值模拟和电路仿真结果表明,局部补偿匹配法对不同工作频率下的多负载电容ps脉冲传输线均可进行较好的补偿,传输线上的各点取样波形失真度很小,补偿效果明显,可以提高微带横截面取样速率.

介绍了用于天光一号高功率氟化氪(KrF)准分子激光系统中的电子束双向激励主放大器稳定运行中必须解决的一些重要技术问题:水介质脉冲传输线中的绝缘支撑击穿问题;大面积电子束二极管阳极膜的安装;与压力膜接触处Hibachi筋的形状;二极管后脉冲的形成及其对阳极膜和阴极发射体造成的损害等问题.还着重描述了主开关导通时刻对二极管后脉冲的影响及最佳导通时刻的确定.

分析了自由电子激光器的小型虚火花电子束源在去掉脉冲传输线的情况下的阻抗匹配问题,并对此进行放电实验。得到了虚火花放电过程中的放电室阻抗曲线；并利用小型放电装置在255kV的放电电压下得到了束流强度为4.3kA的电子束输出。