Векторный инверсионный генератор ( VIG ) — это устройство сжатия и умножения электрического импульса, позволяющее преобразовывать более медленный импульс с низким напряжением в более узкий импульс с высоким напряжением. VIG используются в военной технике, например, в некоторых видах оружия направленной энергии , в качестве вторичной ступени другого импульсного источника питания, обычно взрывного сегнетоэлектрического генератора .
Дискретные компоненты VIG (на фото) состоят из стопки хорошо связанных синфазных дросселей, соединенных стопкой конденсаторов. Индукторы представляют высокую индуктивность для токов, которые синфазны в двух обмотках, и гораздо более низкую индуктивность, когда токи обмоток текут в противоположных направлениях. Конденсаторы заряжаются с переменной полярностью, и когда переключатель (обычно управляемый или свободно бегущий искровой промежуток на практике) замыкается, напряжение на каждом втором конденсаторе быстро инвертируется как полупериод колебаний на частоте, заданной емкостью, резонирующей с индуктивностью дифференциального режима дросселей. В то же время другие конденсаторы разряжаются очень медленно из-за отсутствия дифференциального тока, протекающего для компенсации реактивного сопротивления. Таким образом, после полупериода все конденсаторы оказываются последовательно, и напряжения складываются. Эта компоновка имеет концептуальный эквивалент спирального VIG, при этом переменные конденсаторы эквивалентны емкости между обмотками, а синфазные дроссели эквивалентны индуктивности обмотки. Дискретные компоненты позволяют использовать большие сосредоточенные конденсаторы, таким образом, сохраняя гораздо больше энергии, но испытывают трудности с воспроизведением высоких коэффициентов умножения напряжения и чрезвычайно короткого времени нарастания спиральных типов линий передачи.
Спиральный VIG состоит из четырех чередующихся листов проводник-изолятор-проводник-изолятор, скрученных в цилиндр, образуя конденсатор , также действующий как однопроводная линия передачи , подключенная к переключателю искрового разрядника . Конденсатор заряжается от источника питания, например, EDFEG , затем искровой разрядник срабатывает после достижения его пробивного напряжения . Электромагнитная волна, созданная электрическим искровым разрядом, распространяется по линии передачи, преобразуя электростатическое поле в электромагнитное поле , затем после отражения от открытого конца преобразуется обратно в электростатическое поле. Импульс выходной амплитуды 2nU (где n - число витков конденсатора, а U - начальное напряжение, до которого он был заряжен) и временем нарастания, равным удвоенной электрической длине линии передачи. [1] [2] [3] Устройство действует как распределенная сеть формирования импульсов .
Ферриты могут быть присоединены к конструкции VIG для изменения ее характеристик, как правило, для снижения резонансной частоты и повышения эффективности. [4]
VIG выгодны из-за своей простоты и очень короткого времени нарастания импульса в диапазоне наносекунд. Некоторые VIG могут быть сконфигурированы как часть настроенной схемы , действующей как генераторы с практическим верхним пределом около 700 МГц, генерируя энергию, которая может быть излучена из подходящей антенны , что позволяет строить очень простые генераторы электромагнитных импульсов , генерируемых взрывом . [5] [6]
Применение ВИГ включает в себя оружие направленной энергии , источники питания рентгеновских импульсов, плазменные генераторы и т. д.