本發明屬于脈(mo)沖功率技(ji)術(shu)領(ling)域(yu)，特別涉及一種測電流用(yong)的高信噪比同軸電纜連(lian)接(jie)器。

背景技術：

信號(hao)測量系統一般由信號(hao)采集單(dan)元(yuan)、電(dian)纜連接器(同軸電(dian)纜連接器)、傳輸(shu)電(dian)纜、信號(hao)調理單(dan)元(yuan)和信號(hao)顯(xian)示單(dan)元(yuan)(示波(bo)器)等幾(ji)部分構成。

在脈沖功率系統中，用于實現ns-ka級電流的信號測量系統如圖1所示，包括羅果夫斯基線圈(10，以下簡稱羅氏線圈)、同軸電纜連接器(11)、電纜(12)、衰減器(13)以及示波器(14)幾部分。其中同軸電纜連接器(11)如圖7所示，用于連接羅氏線圈(10)和電纜(12)；衰減器(13)用于將較大幅值的電壓信號衰減到示波器(14)可接受的幅值范圍內。測電流用的衰減器一般為20db或40db，對應10倍或100倍的衰減系數。由于衰減器需要具備散熱等功能，所以衰減器的體積較大，重量較重。例如，脈沖功率系統中常用的某型40db-40w的衰減器，尺寸約為7×10×20cm³，重量約為2kg。

在(zai)某些特定應用場合(he)，衰減器的存在(zai)造成了整機(ji)系統的冗余和質(zhi)量(liang)的增加，甚至不能容忍。

技術實現要素：

本發明(ming)的(de)(de)目的(de)(de)是(shi)解決現有脈沖功(gong)率系(xi)統(tong)的(de)(de)ns-ka電流測量系(xi)統(tong)冗余性(xing)的(de)(de)問題。

為(wei)解決上(shang)述(shu)問題，本(ben)發明提出(chu)一(yi)種測(ce)電(dian)流用的(de)高(gao)信噪比同軸電(dian)纜連接器(qi)，所(suo)述(shu)同軸電(dian)纜連接器(qi)的(de)構成(cheng)包(bao)括鍍(du)金(jin)外導體(ti)、引出(chu)外導體(ti)、帶螺紋外導體(ti)、引出(chu)內導體(ti)、鍍(du)金(jin)內導體(ti)、分(fen)壓(ya)大電(dian)阻(zu)和n個(ge)并聯采樣電(dian)阻(zu)，其中n≥3；

引出外(wai)(wai)(wai)(wai)導(dao)(dao)(dao)(dao)(dao)體(ti)(ti)(ti)(ti)、鍍金(jin)外(wai)(wai)(wai)(wai)導(dao)(dao)(dao)(dao)(dao)體(ti)(ti)(ti)(ti)和帶螺(luo)(luo)紋(wen)(wen)外(wai)(wai)(wai)(wai)導(dao)(dao)(dao)(dao)(dao)體(ti)(ti)(ti)(ti)構成同軸電纜連接器(qi)的外(wai)(wai)(wai)(wai)導(dao)(dao)(dao)(dao)(dao)體(ti)(ti)(ti)(ti)，帶螺(luo)(luo)紋(wen)(wen)外(wai)(wai)(wai)(wai)導(dao)(dao)(dao)(dao)(dao)體(ti)(ti)(ti)(ti)由半徑不等(deng)的兩部分圓(yuan)柱(zhu)形(xing)內部中空結構構成，鍍金(jin)外(wai)(wai)(wai)(wai)導(dao)(dao)(dao)(dao)(dao)體(ti)(ti)(ti)(ti)為圓(yuan)柱(zhu)形(xing)內部中空結構，帶螺(luo)(luo)紋(wen)(wen)外(wai)(wai)(wai)(wai)導(dao)(dao)(dao)(dao)(dao)體(ti)(ti)(ti)(ti)的下(xia)半部分與鍍金(jin)外(wai)(wai)(wai)(wai)導(dao)(dao)(dao)(dao)(dao)體(ti)(ti)(ti)(ti)相連固定，引出外(wai)(wai)(wai)(wai)導(dao)(dao)(dao)(dao)(dao)體(ti)(ti)(ti)(ti)固定在(zai)帶螺(luo)(luo)紋(wen)(wen)外(wai)(wai)(wai)(wai)導(dao)(dao)(dao)(dao)(dao)體(ti)(ti)(ti)(ti)頂(ding)端；

引出內導體(ti)(ti)和鍍金(jin)內導體(ti)(ti)構(gou)成同軸電纜連接器(qi)的內導體(ti)(ti)，引出內導體(ti)(ti)固(gu)定連接引出外(wai)(wai)導體(ti)(ti)，鍍金(jin)內導體(ti)(ti)貫(guan)通鍍金(jin)外(wai)(wai)導體(ti)(ti)且突(tu)出鍍金(jin)外(wai)(wai)導體(ti)(ti)部分；

分(fen)壓(ya)(ya)大電(dian)(dian)阻和n個(ge)并聯(lian)采(cai)樣電(dian)(dian)阻構成同軸電(dian)(dian)纜(lan)(lan)連(lian)(lian)接器的電(dian)(dian)阻，分(fen)壓(ya)(ya)大電(dian)(dian)阻位(wei)于同軸電(dian)(dian)纜(lan)(lan)連(lian)(lian)接器中(zhong)(zhong)心(xin)，n個(ge)并聯(lian)采(cai)樣電(dian)(dian)阻均(jun)勻布(bu)放(fang)于分(fen)壓(ya)(ya)大電(dian)(dian)阻與(yu)帶螺(luo)紋外導(dao)(dao)體(ti)之間；其中(zhong)(zhong)，分(fen)壓(ya)(ya)大電(dian)(dian)阻一端(duan)(duan)與(yu)引(yin)出內(nei)導(dao)(dao)體(ti)連(lian)(lian)接，另一端(duan)(duan)與(yu)鍍金內(nei)導(dao)(dao)體(ti)連(lian)(lian)接；并聯(lian)采(cai)樣電(dian)(dian)阻一端(duan)(duan)與(yu)帶螺(luo)紋外導(dao)(dao)體(ti)連(lian)(lian)接，另一端(duan)(duan)也與(yu)鍍金內(nei)導(dao)(dao)體(ti)連(lian)(lian)接；

外導體、內導體以及電阻之(zhi)間填充(chong)四氟襯套以實現(xian)絕(jue)緣。

進一步，分壓大電阻和并聯采(cai)樣(yang)電阻均(jun)為(wei)高精度薄膜體電阻。

進(jin)一(yi)步(bu)，分壓(ya)(ya)大電阻(zu)(zu)的(de)電阻(zu)(zu)阻(zu)(zu)值大于500ω，用于實現(500+r2)/r2的(de)分壓(ya)(ya)比，其中r2為外接電纜的(de)特征阻(zu)(zu)抗。

進(jin)一步，引出外導體加工成sma型、bnc型或者n型。

進(jin)一步，帶螺紋外(wai)(wai)導體設有外(wai)(wai)螺紋，且外(wai)(wai)螺紋尺寸與(yu)安裝工件的(de)內螺紋尺寸相匹(pi)配。

進一步，鍍(du)金(jin)內導體突(tu)出鍍(du)金(jin)外導體3～5mm。

本發明與現有(you)技術(shu)相比，有(you)益效果是：

1、測量系(xi)(xi)統緊(jin)湊：相(xiang)比(bi)于(yu)現有技(ji)術，本發明測電(dian)流用(yong)高信(xin)噪比(bi)同軸電(dian)纜(lan)連接(jie)器利用(yong)了連接(jie)器的內部空間和傳(chuan)輸電(dian)纜(lan)的特(te)征阻(zu)抗(kang)來進(jin)行信(xin)號(hao)采樣(yang)與衰(shuai)減，避免了衰(shuai)減器，整(zheng)個測量系(xi)(xi)統緊(jin)湊。

2、高(gao)(gao)信噪(zao)(zao)：本發明測電流用(yong)高(gao)(gao)信噪(zao)(zao)比(bi)同軸(zhou)電纜連接器(qi)首先利用(yong)阻值適(shi)中的(de)采樣電阻rs對電流信號進行放大，其次利用(yong)r1與r2構成的(de)串聯電路對有(you)用(yong)信號與噪(zao)(zao)聲同時進行衰(shuai)減，因而(er)信噪(zao)(zao)比(bi)較高(gao)(gao)。

3、衰減比可調：參考公式本(ben)發明同軸電(dian)纜連接器的信號衰減(jian)比(bi)近似(si)為(wei)r1/r2，僅(jin)需改變分壓大(da)電(dian)阻的阻值r1，便(bian)可改變整個測量系統的衰減(jian)比(bi)。

4、便于安(an)裝(zhuang)：本發明測電(dian)流用高信(xin)噪(zao)比同軸(zhou)電(dian)纜連接器(qi)可以僅靠螺紋安(an)裝(zhuang)于安(an)裝(zhuang)工(gong)件上(shang)。

附圖說明

圖1為傳(chuan)統測量ns-ka級電(dian)流信號系(xi)統構成；

圖(tu)2為本發明測電流(liu)用的高信噪比同軸(zhou)(zhou)電纜連接器的軸(zhou)(zhou)向(xiang)剖面圖(tu)；

圖3本發明(ming)測電流(liu)用(yong)的高信噪比同軸電纜連接器的徑向剖面(mian)圖；

圖4為采用(yong)本發明測(ce)電流(liu)用(yong)的高信(xin)噪比同(tong)軸電纜連接器測(ce)量ns-ka級大電流(liu)信(xin)號的系統構成；

圖5為安(an)裝在安(an)裝工(gong)件表面的本發明測電流用的高(gao)信噪比同軸電纜連接器(qi)剖面示意(yi)圖；

圖(tu)6為(wei)采(cai)用(yong)本發明測電流(liu)用(yong)的高信噪比同(tong)軸電纜連接器測量40ns脈(mo)寬、7ka電流(liu)的波形。

圖(tu)7為傳統同軸(zhou)電纜(lan)連接器軸(zhou)向剖(pou)面圖(tu)。

具體實施方式

本發明測電流用(yong)的(de)高(gao)信噪比同(tong)軸電纜(lan)連接(jie)器(qi)將衰(shuai)(shuai)減器(qi)13的(de)衰(shuai)(shuai)減功能集成于同(tong)軸電纜(lan)連接(jie)器(qi)11內部。

如圖2和圖3所示，測(ce)電(dian)(dian)流用的高信噪比同軸電(dian)(dian)纜連接(jie)器構成包括鍍(du)(du)金外導(dao)(dao)(dao)體(ti)6、引(yin)出外導(dao)(dao)(dao)體(ti)8、帶(dai)螺紋外導(dao)(dao)(dao)體(ti)9、引(yin)出內導(dao)(dao)(dao)體(ti)3、鍍(du)(du)金內導(dao)(dao)(dao)體(ti)7、分壓大(da)電(dian)(dian)阻1和n個(ge)并(bing)聯采樣電(dian)(dian)阻2，其中n≥3；

引(yin)出外(wai)導(dao)(dao)體(ti)(ti)(ti)8、鍍金外(wai)導(dao)(dao)體(ti)(ti)(ti)6和帶(dai)螺(luo)(luo)紋(wen)外(wai)導(dao)(dao)體(ti)(ti)(ti)9構成同(tong)軸電纜(lan)連(lian)接器的外(wai)導(dao)(dao)體(ti)(ti)(ti)，帶(dai)螺(luo)(luo)紋(wen)外(wai)導(dao)(dao)體(ti)(ti)(ti)9由(you)半徑不等(deng)的兩部(bu)分圓(yuan)柱形內(nei)部(bu)中空(kong)結(jie)構構成，鍍金外(wai)導(dao)(dao)體(ti)(ti)(ti)6為圓(yuan)柱形內(nei)部(bu)中空(kong)結(jie)構，帶(dai)螺(luo)(luo)紋(wen)外(wai)導(dao)(dao)體(ti)(ti)(ti)9的下半部(bu)分與(yu)鍍金外(wai)導(dao)(dao)體(ti)(ti)(ti)6相連(lian)固定，引(yin)出外(wai)導(dao)(dao)體(ti)(ti)(ti)8固定在帶(dai)螺(luo)(luo)紋(wen)外(wai)導(dao)(dao)體(ti)(ti)(ti)9頂(ding)端；

引(yin)出(chu)內(nei)導(dao)(dao)(dao)(dao)(dao)體3和鍍金(jin)(jin)內(nei)導(dao)(dao)(dao)(dao)(dao)體7構成同(tong)軸電纜連(lian)(lian)接(jie)器(qi)的內(nei)導(dao)(dao)(dao)(dao)(dao)體，引(yin)出(chu)內(nei)導(dao)(dao)(dao)(dao)(dao)體3固定(ding)連(lian)(lian)接(jie)引(yin)出(chu)外(wai)導(dao)(dao)(dao)(dao)(dao)體8，鍍金(jin)(jin)內(nei)導(dao)(dao)(dao)(dao)(dao)體7貫通鍍金(jin)(jin)外(wai)導(dao)(dao)(dao)(dao)(dao)體6且突出(chu)鍍金(jin)(jin)外(wai)導(dao)(dao)(dao)(dao)(dao)體6部分，以(yi)保(bao)證足夠的絕緣(yuan)余量；優選鍍金(jin)(jin)內(nei)導(dao)(dao)(dao)(dao)(dao)體7突出(chu)鍍金(jin)(jin)外(wai)導(dao)(dao)(dao)(dao)(dao)體3～5mm。

分(fen)(fen)(fen)壓(ya)大(da)(da)電(dian)(dian)(dian)阻1和(he)(he)n個(ge)并(bing)聯采(cai)樣電(dian)(dian)(dian)阻2構成同軸電(dian)(dian)(dian)纜(lan)連接(jie)器的電(dian)(dian)(dian)阻，分(fen)(fen)(fen)壓(ya)大(da)(da)電(dian)(dian)(dian)阻1和(he)(he)并(bing)聯采(cai)樣電(dian)(dian)(dian)阻2均(jun)為高精度薄(bo)膜體電(dian)(dian)(dian)阻；分(fen)(fen)(fen)壓(ya)大(da)(da)電(dian)(dian)(dian)阻1位于同軸電(dian)(dian)(dian)纜(lan)連接(jie)器中心(xin)，n個(ge)并(bing)聯采(cai)樣電(dian)(dian)(dian)阻2均(jun)勻布放于分(fen)(fen)(fen)壓(ya)大(da)(da)電(dian)(dian)(dian)阻1與(yu)(yu)帶螺紋(wen)外導(dao)(dao)體9之間；其中，分(fen)(fen)(fen)壓(ya)大(da)(da)電(dian)(dian)(dian)阻1一(yi)(yi)端與(yu)(yu)引出內導(dao)(dao)體3連接(jie)，另(ling)一(yi)(yi)端與(yu)(yu)鍍金(jin)內導(dao)(dao)體7連接(jie)；并(bing)聯采(cai)樣電(dian)(dian)(dian)阻2一(yi)(yi)端與(yu)(yu)帶螺紋(wen)外導(dao)(dao)體9連接(jie)，另(ling)一(yi)(yi)端也與(yu)(yu)鍍金(jin)內導(dao)(dao)體7連接(jie)；

外(wai)導(dao)(dao)體(ti)、內導(dao)(dao)體(ti)以(yi)及(ji)電(dian)阻之間(jian)填充四氟襯套4以(yi)實現絕(jue)緣(yuan)，以(yi)保證內導(dao)(dao)體(ti)和(he)外(wai)導(dao)(dao)體(ti)間(jian)具有(you)較(jiao)高的耐電(dian)強度。

如圖4所(suo)(suo)示(shi)(shi)帶有等效(xiao)電(dian)路的(de)(de)(de)ns-ka級電(dian)流(liu)信號(hao)測量系統，其中，分壓大電(dian)阻(zu)1用r1表(biao)示(shi)(shi)，并(bing)聯后的(de)(de)(de)n個并(bing)聯采樣(yang)電(dian)阻(zu)2用rs表(biao)示(shi)(shi)(單個并(bing)聯采樣(yang)電(dian)阻(zu)2的(de)(de)(de)阻(zu)值為(wei)nrs)，電(dian)纜阻(zu)抗用r2表(biao)示(shi)(shi)，所(suo)(suo)以串聯電(dian)路的(de)(de)(de)分壓比為(wei)1+r1/r2。r2一般(ban)為(wei)50ω，r1取值應(ying)遠大于r2，所(suo)(suo)以分壓比近(jin)似為(wei)r1/r2。rs取值應(ying)接近(jin)r2，所(suo)(suo)以模塊15的(de)(de)(de)阻(zu)值近(jin)似為(wei)rs，進(jin)而rs上的(de)(de)(de)采樣(yang)電(dian)壓us(t)為(wei)：

us(t)≈i2(t)rs,

其中i2(t)為流經羅氏線圈10的電流，考慮(lv)到(dao)r1和r2組成的串(chuan)聯分壓(ya)電路(lu)，所以模(mo)塊(kuai)15輸出電壓(ya)為：

對(dui)于滿足自積(ji)分條件(jian)的羅(luo)氏線圈10而(er)言，待測(ce)電流(liu)(liu)i1(t)與測(ce)得電流(liu)(liu)i2(t)滿足如下關(guan)系(xi)：

其中(zhong)n為線圈匝數，所(suo)以(yi)采(cai)樣電壓(ya)us(t)與待測電流(liu)i1(t)滿(man)足如下關系：

根據上式，在r2＝rs＝50ω的(de)前(qian)提下，可以通過選擇分壓大(da)電(dian)阻1的(de)阻值r1，來方便的(de)調(diao)節該(gai)同軸電(dian)纜連接器的(de)信(xin)號衰(shuai)減比(bi)。

較優(you)的(de)(de)，分壓大電阻1的(de)(de)電阻阻值大于500ω，用(yong)于實現(500+r2)/r2的(de)(de)分壓比。

同時，由于該同軸(zhou)電(dian)(dian)纜連(lian)接器采(cai)用(yong)n個并聯電(dian)(dian)阻(zu)(zu)(zu)2進行(xing)信號(hao)采(cai)樣(yang)，并聯后的電(dian)(dian)阻(zu)(zu)(zu)阻(zu)(zu)(zu)值(zhi)為50ω，是(shi)文(wen)獻中所(suo)用(yong)的小(xiao)阻(zu)(zu)(zu)值(zhi)采(cai)樣(yang)電(dian)(dian)阻(zu)(zu)(zu)阻(zu)(zu)(zu)值(zhi)的數百倍(文(wen)獻中小(xiao)采(cai)樣(yang)電(dian)(dian)阻(zu)(zu)(zu)阻(zu)(zu)(zu)值(zhi)為幾十～幾百mω)，所(suo)以，采(cai)樣(yang)電(dian)(dian)壓放大了(le)(le)數百倍，在外界噪(zao)聲幅值(zhi)不變的前提下，同軸(zhou)電(dian)(dian)纜連(lian)接器的信噪(zao)比也(ye)提高(gao)了(le)(le)數百倍。因而，本(ben)發明同軸(zhou)電(dian)(dian)纜連(lian)接器具(ju)有高(gao)信噪(zao)比的特點(dian)。

本發明(ming)中，帶螺紋外(wai)導體(ti)(ti)9設有外(wai)螺紋，且外(wai)螺紋尺寸與安裝工件5的內(nei)螺紋尺寸相(xiang)匹配；引出外(wai)導體(ti)(ti)8可(ke)加工成(cheng)sma型(xing)、bnc型(xing)或(huo)者(zhe)n型(xing)，用(yong)于與sma型(xing)、bnc型(xing)或(huo)者(zhe)n型(xing)的測量電纜相(xiang)匹配，具體(ti)(ti)根據應用(yong)環境而定(ding)。

現結(jie)合(he)實例、附圖對本(ben)發(fa)明作進一步(bu)描述：

實施例一

如圖5所示，安(an)裝于(yu)安(an)裝工件5表面(mian)的(de)高信(xin)(xin)噪(zao)比同(tong)(tong)軸電(dian)纜(lan)(lan)連(lian)(lian)接(jie)器(qi)本身(shen)就包含(han)了信(xin)(xin)號采樣與衰減功能。同(tong)(tong)時，同(tong)(tong)軸電(dian)纜(lan)(lan)連(lian)(lian)接(jie)器(qi)一(yi)端的(de)鍍金(jin)外(wai)導體6和鍍金(jin)內導體7僅(jin)需與羅氏線圈10相連(lian)(lian)接(jie)，同(tong)(tong)軸電(dian)纜(lan)(lan)連(lian)(lian)接(jie)器(qi)另(ling)一(yi)端的(de)引出外(wai)導體8僅(jin)需通過電(dian)纜(lan)(lan)12與示波(bo)器(qi)14相連(lian)(lian)，便可測量ns-ka級電(dian)流信(xin)(xin)號，參見圖4。

考慮一組實際參數：羅氏線圈匝數n＝1000；分壓大電阻r1＝500ω；單個并聯采樣電阻取200ω，并聯個數n＝4，所以采樣電阻rs＝50ω；電纜阻抗r2＝50ω。根據公式則us(t)/i1(t)＝1/220v/a。如果(guo)待(dai)測(ce)電(dian)流(liu)i1(t)＝7ka，則示波器(qi)上顯示的信(xin)號幅(fu)值(zhi)為31.8v，該值(zhi)在(zai)示波器(qi)測(ce)量范圍(<100v)。

圖(tu)6給出了由羅氏線(xian)圈與(yu)高(gao)信噪比(bi)同(tong)軸(zhou)(zhou)電(dian)纜連接(jie)器所測得(de)的電(dian)流波形(xing)(xing)，該(gai)波形(xing)(xing)與(yu)經過標準電(dian)流線(xian)圈所測得(de)的波形(xing)(xing)相符。同(tong)時(shi)，該(gai)圖(tu)顯(xian)示，疊加(jia)在主波形(xing)(xing)上的干擾信號微弱，并未(wei)影響到主波形(xing)(xing)，這說明了該(gai)同(tong)軸(zhou)(zhou)電(dian)纜連接(jie)器的高(gao)信噪比(bi)特性。圖(tu)6證(zheng)實了測電(dian)流用(yong)的高(gao)信噪比(bi)同(tong)軸(zhou)(zhou)電(dian)纜連接(jie)器的可用(yong)性。