本發(fā)明涉及一種高電壓納秒脈沖同軸線，具體涉及一種可實現(xiàn)內(nèi)外筒間線纜連接的高電壓納秒脈沖同軸線。

背景技術(shù)：

1、在脈沖功率技術(shù)中，為了以高功率容量傳輸脈沖電壓或電流，脈沖驅(qū)動源、傳輸線等通常采用同軸線結(jié)構(gòu)，在同軸線內(nèi)外筒之間產(chǎn)生納秒級、百千伏以上的高壓脈沖。隨著氣體開關(guān)和高功率微波等技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了需要在納秒脈沖同軸線內(nèi)外筒之間布設(shè)線纜的場景，如內(nèi)置型脈沖驅(qū)動源主開關(guān)觸發(fā)器的供電及控制、全方位回轉(zhuǎn)天線信號采集裝置的光信號傳輸?shù)?，需要布設(shè)電源線、信號線、光纖等多類型線纜。由于同軸線傳輸高電壓納秒脈沖時，在內(nèi)外筒之間會產(chǎn)生瞬態(tài)強電磁場，因此，布設(shè)線纜時，需要避免同軸線內(nèi)外筒之間絕緣失效，避免將瞬態(tài)強電磁場引入線纜干擾設(shè)備，同時避免納秒脈沖產(chǎn)生衰減。

2、現(xiàn)有的高電壓納秒脈沖同軸線的內(nèi)外筒之間線纜連接方式主要有以下三種：(1)在同軸線內(nèi)外筒之間用外表絕緣的金屬線繞制錐形螺旋電感，實現(xiàn)內(nèi)筒接地或者升壓；(2)使用特制高壓電纜和絕緣密封結(jié)構(gòu)，將電信號從外筒引入內(nèi)筒；(3)在內(nèi)筒上設(shè)置線圈，與外筒上的初級線圈通過磁場耦合，實現(xiàn)對內(nèi)筒中觸發(fā)裝置的升壓。然而，上述高電壓納秒脈沖同軸線的內(nèi)外筒之間線纜連接方式所存在的共同問題是：無法滿足多種類信號引入的需求，抗干擾能力弱，可靠性差。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是解決現(xiàn)有高電壓納秒脈沖同軸線的內(nèi)外筒之間線纜連接方式存在無法滿足多種類信號引入的需求，抗干擾能力弱，可靠性差的技術(shù)問題，而提供一種可實現(xiàn)內(nèi)外筒間線纜連接的高電壓納秒脈沖同軸線。

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

3、一種可實現(xiàn)內(nèi)外筒間線纜連接的高電壓納秒脈沖同軸線，其特殊之處在于：

4、包括外筒、內(nèi)筒、絕緣支撐體、渦狀空心電感以及多芯線纜；

5、所述絕緣支撐體為空心圓臺狀結(jié)構(gòu)，絕緣支撐體套裝在所述內(nèi)筒的外側(cè)，且位于外筒和內(nèi)筒之間；

6、所述渦狀空心電感由金屬圓管按渦狀線繞制形成，渦狀空心電感設(shè)置在絕緣支撐體的外壁上，渦狀空心電感的兩端分別穿設(shè)在外筒、內(nèi)筒上，且與外筒和內(nèi)筒密封連接；所述渦狀空心電感的外徑dl、外筒的內(nèi)徑a以及內(nèi)筒的外徑b之間滿足以下關(guān)系：(a-b)/[n×(dl+d)]≥sinθ，其中，n為渦狀空心電感的總匝數(shù)，d為渦狀空心電感的匝間距離，θ為絕緣支撐體內(nèi)壁面與內(nèi)筒之間的夾角；所述渦狀空心電感的匝間距離d為其外徑dl的0.5～2倍，匝間平均電場e低于外筒與內(nèi)筒之間介質(zhì)的直流擊穿場強；所述渦狀空心電感在納秒脈沖下對應(yīng)的感抗值其中，εr2為外筒和內(nèi)筒之間介質(zhì)的相對介電常數(shù)；

7、所述多芯線纜穿設(shè)在渦狀空心電感內(nèi)且與渦狀空心電感絕緣，其靠近外筒的一端外接用于供電和信號控制的裝置，靠近內(nèi)筒的一端外接用于開關(guān)觸發(fā)和信號監(jiān)測的裝置。

8、進一步地，所述外筒的外壁上設(shè)置有第一底座；

9、所述內(nèi)筒的內(nèi)壁上設(shè)置有第二底座；

10、所述渦狀空心電感的兩端分別穿設(shè)在所述第一底座、第二底座上；所述第一底座、第二底座上均安裝有密封組件，用于實現(xiàn)對內(nèi)筒與外筒之間介質(zhì)的密封，以及實現(xiàn)渦狀空心電感與內(nèi)筒和外筒之間良好的電接觸。

11、進一步地，所述密封組件包括旋壓密封蓋和密封墊圈；

12、兩個所述旋壓密封蓋均套設(shè)在渦狀空心電感外側(cè)，且分別螺紋連接在第一底座、第二底座上；

13、兩個所述密封墊圈均套設(shè)在渦狀空心電感外側(cè)，且分別設(shè)置在旋壓密封蓋與第一底座的端部、旋壓密封蓋與第二底座的端部之間。

14、進一步地，為了提高可靠性，所述渦狀空心電感外表面的表面粗糙度ra≤6.3。

15、進一步地，所述絕緣支撐體的外壁上沿軸向開設(shè)有渦狀的半圓柱形凹槽；所述渦狀空心電感設(shè)置在所述半圓柱形凹槽內(nèi)；

16、所述絕緣支撐體的相對介電常數(shù)εr1與外筒和內(nèi)筒之間介質(zhì)的相對介電常數(shù)εr2應(yīng)滿足以下關(guān)系：|εr1-εr2|/εr2≤0.5，從而可以降低半圓柱形凹槽處同軸線介質(zhì)內(nèi)的電場。

17、進一步地，為了進一步提高渦狀空心電感和絕緣支撐體的安裝穩(wěn)定性，所述半圓柱形凹槽的槽寬與渦狀空心電感的外徑相適配，半圓柱形凹槽的槽深不小于渦狀空心電感外徑的1/2；

18、所述絕緣支撐體的小端內(nèi)徑與內(nèi)筒的外徑相適配，絕緣支撐體的大端外徑與外筒的內(nèi)徑相適配。

19、進一步地，所述渦狀空心電感的壁厚h、渦狀空心電感的外徑dl以及多芯線纜的外徑ds之間滿足以下關(guān)系：2h+ds＜dl。

20、進一步地，所述多芯線纜包括雙芯直流電源線和雙芯觸發(fā)控制線，雙芯直流電源線和雙芯觸發(fā)控制線靠近外筒的一端分別外接用于供電和信號控制的裝置，靠近內(nèi)筒的一端分別外接用于開關(guān)觸發(fā)和信號監(jiān)測的裝置。

21、進一步地，所述旋壓密封蓋與密封墊圈的材質(zhì)均為金屬。

22、進一步地，所述第一底座與外筒一體化成型，或第一底座焊接在外筒的外壁上；

23、所述第二底座與內(nèi)筒一體化成型，或第二底座焊接在內(nèi)筒的內(nèi)壁上。

24、本發(fā)明的有益效果：

25、1、本發(fā)明提供了一種可實現(xiàn)內(nèi)外筒間線纜連接的高電壓納秒脈沖同軸線，其中，由于設(shè)置了渦狀空心電感，多芯線纜穿設(shè)在渦狀空心電感內(nèi)，實現(xiàn)了同軸線外部與內(nèi)筒中多類型線纜的連接，從而滿足了從外部向內(nèi)筒引入多種類信號的需求，提升了脈沖功率系統(tǒng)的觸發(fā)、控制、信號采集等裝置布設(shè)的靈活性。

26、2、本發(fā)明采用渦狀空心電感能夠?qū)崿F(xiàn)納秒脈沖下內(nèi)外筒之間的高阻隔離，在內(nèi)外筒之間用渦狀空心電感密封線纜，可完全屏蔽高壓納秒脈沖對內(nèi)部線纜造成的干擾，抗干擾能力強。

27、3、本發(fā)明通過合理設(shè)計感抗值，不影響同軸線中納秒脈沖的傳輸，通過控制渦狀空心電感的匝間距離、匝間平均電場使該結(jié)構(gòu)的引入不會造成匝間擊穿和內(nèi)外筒間的絕緣失效，保證了高壓納秒脈沖下的可靠絕緣。

28、4、本發(fā)明具有耐高壓、密封結(jié)構(gòu)簡單可靠的優(yōu)點，本發(fā)明中渦狀空心電感外表面的表面粗糙度ra≤6.3，能夠避免在高電壓下引起局部電場增強，從而提高可靠性。另外，絕緣支撐體的相對介電常數(shù)與外筒和內(nèi)筒之間介質(zhì)的相對介電常數(shù)相近，可以降低半圓柱形凹槽處同軸線介質(zhì)內(nèi)的電場。

技術(shù)特征：

1.一種可實現(xiàn)內(nèi)外筒間線纜連接的高電壓納秒脈沖同軸線，其特征在于：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述可實現(xiàn)內(nèi)外筒間線纜連接的高電壓納秒脈沖同軸線，其特征在于：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述可實現(xiàn)內(nèi)外筒間線纜連接的高電壓納秒脈沖同軸線，其特征在于：

4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述可實現(xiàn)內(nèi)外筒間線纜連接的高電壓納秒脈沖同軸線，其特征在于：

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述可實現(xiàn)內(nèi)外筒間線纜連接的高電壓納秒脈沖同軸線，其特征在于：

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述可實現(xiàn)內(nèi)外筒間線纜連接的高電壓納秒脈沖同軸線，其特征在于：

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述可實現(xiàn)內(nèi)外筒間線纜連接的高電壓納秒脈沖同軸線，其特征在于：

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述可實現(xiàn)內(nèi)外筒間線纜連接的高電壓納秒脈沖同軸線，其特征在于：

9.根據(jù)權(quán)利要求3所述可實現(xiàn)內(nèi)外筒間線纜連接的高電壓納秒脈沖同軸線，其特征在于：

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述可實現(xiàn)內(nèi)外筒間線纜連接的高電壓納秒脈沖同軸線，其特征在于：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了一種可實現(xiàn)內(nèi)外筒間線纜連接的高電壓納秒脈沖同軸線，能解決現(xiàn)有同軸線的內(nèi)外筒之間線纜連接方式無法滿足多種類信號引入的需求，抗干擾能力弱，可靠性差的問題。該同軸線包括外筒、內(nèi)筒、絕緣支撐體、渦狀空心電感及穿設(shè)在渦狀空心電感內(nèi)的多芯線纜，絕緣支撐體套裝在內(nèi)筒外側(cè)，且位于外筒和內(nèi)筒之間，渦狀空心電感設(shè)在絕緣支撐體外壁上，其兩端分別穿設(shè)在外筒、內(nèi)筒上，且與外筒和內(nèi)筒密封連接，渦狀空心電感的外徑d<subgt;L</subgt;、外筒的內(nèi)徑a及內(nèi)筒的外徑b之間滿足以下關(guān)系：(a?b)/[N×(d<subgt;L</subgt;+d)]≥sinθ，d為d<subgt;L</subgt;的0.5～2倍，匝間平均電場E低于外筒與內(nèi)筒之間介質(zhì)的直流擊穿場強，渦狀空心電感在納秒脈沖下對應(yīng)的感抗值

技術(shù)研發(fā)人員：王翔宇,朱郁豐,喬漢青,蔣燈,李騰飛,劉啟晨,陳超然,楊文錦,劉安安
受保護的技術(shù)使用者：西北核技術(shù)研究所
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9