脈沖形成網絡

脈沖發生器是一種電工設備，它最初會在較長時間內儲存一定量的電能，然后可以在很短的時間內（“突然”）釋放這些能量。

由于能量釋放的時間很短，通常是幾納秒到幾微秒的時間跨度，因此會出現非常高的瞬時功率。 使用大型脈沖發生器，峰值功率可達 1 太瓦。 高達幾百千伏的電壓和高達幾兆安的電流是特征性的。

脈沖發生器的技術應用包括發射管的供應，例如脈沖雷達設備的速調管或磁控管、脈沖激光器（氣體激光器、泵浦激光二極管或固態激光器的閃光管）、X 射線管和工業制造方法，如磁體成型、電磁脈沖焊接和水火花工藝。

科學應用例如核聚變和強磁場的產生。

較小的脈沖發生器用作電磁兼容性的電磁測試和高壓實驗室的測試發生器，例如防雷研究。

根據設計和原理，脈沖發生器有時只能發出單個脈沖，例如流動壓縮發生器，因為它們在脈沖產生過程中被破壞。

脈沖發生器的設計根據脈沖持續時間和峰值功率的大小而有很大差異。 大多數設備的共同點是它們使用集總元件，例如電容器和/或線圈或電線的電容或電感涂層。 這些過程是在直線理論的框架內建模的。 也有具有機械能源的裝置，例如流動壓縮發電機和所謂的強制器。

脈沖發生器的另一個特點是快速、強大的電氣開關。 例如，它們可以是機械開關、晶閘管、閘流管、MOSFET、電子管，或者尤其是開關火花隙。 后者的一個典型例子是馬克思生成器。

通常使用電容器和電感器的脈沖形成網絡 (PFN) 或線路電路來縮短脈沖持續時間或增加功率。

傳導理論提供了電過程的描述。 對于較低的輸出，脈沖發生器也可以只用一根同軸電纜來實現，但帶狀線是典型的。

相鄰草圖中顯示了長度為 D 的電氣線路形式的脈沖整形器級的簡化功能原理。 當開關打開時，線路首先通過內阻 RS 明顯大于線路特性阻抗 Z0 的直流電壓源在較長時間段內充電至直流電壓源的恒定直流電壓。 放電時，開關閉合，線路中儲存的能量釋放到與線路阻抗阻抗匹配的負載電阻RL。 線路的全部能量不會立即轉換，傳播速度的限制導致波沿線路傳播的??影響：直流電壓直接在負載電阻 RL 處斷開到直流電壓源的一半，這是從事實得出的負載電阻與線路阻抗匹配。 這種可以描述為波的電壓降在饋電點的方向上以大約一半的光速傳播。具體的速度取決于線路的設計和縮短系數 VKF 等因素，反映在末端，然后運行直到線路完全放電直至負載電阻 RL。 負載電阻 RL 兩端的脈沖持續時間 T 取決于波沿線路的傳播時間，并且為：

T = 2 D c 0 ? V K F {displaystyle T={frac {2D}{c_{0}}}cdot VKF}

其中 c 0 {displaystyle c_{0}} 是真空中的光速和透視縮短因子 VKF。

這種類型的脈沖發生器的缺點是負載電阻 RL 上只有直流電壓源的一半電壓可用。 使用 Blümlein 發生器，負載電阻 RL 位于線的中間，線的長度是簡單脈沖發生器的兩倍。 負載電阻 RL 必須是線路阻抗的兩倍g, 因此沒有調整到該行。 由于這種有意的未對準，由直流電壓源中的短路觸發的入射波會導致波的反射和傳輸，每個波的幅度為一半。 在負載電阻器的端子處，這會在脈沖持續時間內產生大小相等的正負電壓。 這意味著在脈沖期間負載電阻上存在全電壓。 Blumlein 脈沖發生器的缺點是，由于額外的電纜長度，它的價格要高一倍。

脈沖發生器示例：

• 使用 Marx 發電機時，電容器在直流電壓源處并聯充電，然后通過火花隙突然串聯。
• 在點火線圈中，能量存儲在其磁場中并（通常）通過機械開關（斷續器）釋放
• 電容器在電圍欄設備或某些高壓測試發電機和點火系統中放電到變壓器
• 操作普克爾斯盒的高壓脈沖由直流電壓源通過串聯的 MOSFET 產生
• 在德累斯頓的水火花工藝和高磁場實驗室中，磁體成型的脈沖是通過高壓電容器 (10...40 kV) 放電產生的