直线加速器系统讲义课件.ppt

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1、加速器原理：加速器的核心---加速管的工作原理。微波技术：微波源（磁控管、速调管）；微波传输系统。加速器装置：控制系统、冷却系统、真空系统、充气和聚焦系统。脉冲调制器：脉冲功率源。加速器的主要组成1微波传输系统微波功率源脉冲调制器充气系统冷却、真空、聚焦系统控制系统2第一章绪论§1.1引言一脉冲调制器的定义二脉冲调制器在加速器中的应用三脉冲调制器的作用四简单工作原理§1.2脉冲调制器的技术要求§1.3脉冲调制器的基本电路3一脉冲调制器的定义凡是能够将一种信号的电压变化（或某种信息变化）去改变振荡参数的设备叫调制器。脉冲调

2、制器就是用脉冲的电压去改变微波源的振荡幅度。二脉冲调制器在加速器中的应用在使用微波电场加速带电粒子的加速器中的微波源大多是脉冲工作的。三脉冲调制器的作用负责提供给微波源（磁控管、速调管）一定振幅、一定包络宽度、一定重复周期、功率为一定大小的高压脉冲。§1.1引言4四简单工作原理直流高压电源通过充电电感向传输线充电，当充到两倍的电源电压后，处于等待状态。当有一低压脉冲加到开关管（闸流管）的栅极上时，开关管则导通。传输线通过开关管向负载放电。负载上得到一高压脉冲，其宽度由传输线长度决定。5一基本参数1.脉冲功率（）2.调制器的效率

3、()3.重复频率()§1.2脉冲调制器的技术要求64.脉冲波形用于表示脉冲波形常用的三个参数1）脉冲前沿:从稳定值的5%上升到90%所用的时间。2）脉冲后沿:从稳定值的90%下降到5%所用的时间。3）脉冲顶部波动系数GtE90%5%75.脉冲宽度()几个约定:1)计算调制器最大工作比时从0电平计算。2)计算平均电流时从幅度50%计算。3)估算负载输出射频宽度时60~80%。二由基本参数导出的两个常用参数1.平均功率()2.工作比(S)8调制器输出脉冲RLCRLVSCL磁控管由于RL的存在，则磁控管在工作时消耗能量，并转换成热量

4、。由于CRL的存在，则磁控管在工作时可等效为二极管。由于CL寄生电容的存在，将影响脉冲电压的上升及下降的速率。三调制器的负载1.磁控管（磁控管等效电路）9电流电压实际波形理论波形磁控管的伏安特性曲线101）磁控管阻抗是电压的非线性函数。OACB磁控管的伏安特性曲线1).磁控管工作于C点,它对调制器呈现的负载阻抗是磁控管的静态电阻。112).当此时磁控管未振荡,电流极小,对调制器呈现的阻抗极大,即:.3).当时,磁控管建立振荡,此后增加时,将沿着AB线变化,此时磁控管对调制器呈现的负载电阻为磁控管的动态电阻,即:122.速调

5、管速调管的电子注电压与电子注电流之间服从于3/2次方关系,即∝,而对调制器所呈现的负载阻抗与电压的平方根成反比:结论:磁控管对调制器所呈现的负载电阻是随而变化的,具有的特性。设:----速调管的阻抗----调制器的输出电压----调制器的输出电流133.电子枪1)非线性阻抗。2)相应于磁控管是高阻(在工作点附近约几百K）。因此，在设计调制器时，不考虑电子枪的负载对调制器的影响。14§1.3线型脉冲调制器的基本电路充电隔离元件储能元件负载开关元件直流高压电源触发器12345615调制器原理图124537616方框一：直流高压电源

6、——三相全波整流电路，是调制器的电源。方框二：充电隔离元件——充电电感、充电二极管，方框三：触发器——控制开关管（闸流管）的导通。方框四：开关管（闸流管）——控制调制器充放电的时间。方框五：储能元件——由电容、电感组成的一脉冲形成网络。方框六：脉冲变压器——共由三组线圈组成，原边一组，付边两组（磁控管电子枪各一组）。方框七：负载。17第二章充电电路§2.1引言基础知识二充电电路的组成充电电路的种类直流充电电路五充电电路应满足的要求§2.2RLC直流谐振充电电路一充电电路的等效电路等效电路分析三等待充电电路18基础知识1交流电路

7、的基本表示式§2.1引言（2-1）（2-2）其中，,为电压、电流极大值，为角频率，为初始相位。1）电压、电流的瞬时值：192）电压、电流的相位差：电阻中的交流电（1）欧姆定律仍然适用（2-4）将式（2-4）代入式（2-3），（2-3）（2-5）202）电阻上消耗的功率瞬时功率：（2-6）在一个周期（用T表示）内消耗的功率的平均值：（2-7）213）结论由式（2-4）与（2-5）比较得出正弦交流电中电阻上的电压、电流是同相位的。由式（2-7）得出正弦交流电中电阻上的功率损耗与直流电路中的形式一样。223电感中的交流电（2-9）（

8、2-8）1）导线线圈上的电感：2）线圈上的自感电动势：将式（2-8）代入式（2-9）（2-10）W233）有自感电动势表现在电感两端即有电压产生：4）电感中的正弦电流（2-11）（2-12）将式（2-12）代入式（2-11）得：（2-13）245）电感上的消耗功率瞬时功率：（