Etude et conception d'un étage de mise en forme d'impulsions ultra ...

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Caractéristique Min. Typique Max. Amplitude pic-pic ligne longue 3 ligne courte 305 kV 320 kV 4 225 kV 250 kV 300 kV Durée d’impulsion ligne longue ligne courte 1.4 ns 2.6 ns 1.5 ns 5 ns 2.5 ns Temps de montée 5 145 ps 250 ps 500 ps Puissance efficace maximum 250 MW 310 MW 500 MW Encombrement 3 litres Tableau 8.5 – Résumé des performances de la mise en forme bipolaire alimentée par un générateur de Marx ISL mono-coup Caractéristiques Valeur mesurée Amplitude pic-pic 427 kV dV/dt (montée) 2 10 15 V/s dV/dt (descente) -2 10 15 V/s Temps de montée (10-90%) 200 ps Temps de descente (0-100%) 140 ps Durée de l’impulsion 1.5 ns Energie par impulsion 400 mJ Puissance efficace maximum > 1 GW Tableau 8.6 – Résumé des performances de la mise en forme bipolaire courte alimentée par un transformateur Tesla (CEA/CESTA) en fonctionnement mono coup Caractéristiques Moyenne Ecart type Cadence 200 Hz Durée de la rafale 2.5 s Amplitude pic-pic 248 kV 6.6 % dV/dt (montée) 6.74 10 14 V/s 22% dV/dt (descente) -9.83 10 14 V/s 20% Puissance efficace maximum 353 MW 20% Puissance moyenne 37.5 W Tableau 8.7 – Résumé des performances de la mise en forme bipolaire en fonctionnement répétitif 8.5 Perspectives Plusieurs pistes d’optimisation sont possibles afin d’améliorer encore les performances de la mise en forme bipolaire et du système complet. Les impulsions mises en forme par le dispositif le plus long (ligne 4 ns) sont com- 150 posées de deux pics séparés par un temps mort d’environ 1.5 ns. Ce délai existe car
Ligne longue ligne courte 50 MHz - 400 MHz 550 MHz - 900 MHz 1.1 GHz - 1.25 GHz 1.5 GHz - 2 GHz 100 MHz - 1.1 GHz 1.25 GHz - 1.9 GHz 2.5 GHz - 2.8 GHz Tableau 8.8 – Couverture spectrale pour les deux lignes l’impulsion monopolaire générée par les éclateurs est plus rapide que le temps de pro- pagation dans la ligne Blumlein. Dans le cas de la version courte (ligne 2ns), ce temps mort est de 410 ps quand elle est attaquée par une impulsion très rapide (c.f. figure 8.23 page 138). Par conséquent en réduisant la longueur de la ligne de 35 %, ce délai serait nul et l’impulsion bipolaire produite aurait une durée avoisinant 970 ps sans altérer l’amplitude. Le gain en terme de couverture spectrale serait de 81% pour s’étendre jus- qu’à 2 GHz. L’intégration dans un même sous ensemble d’un éclateur de raidissement en amont de la mise en forme bipolaire est une piste envisageable pour diminuer encore la durée de la première demi-impulsion. Néanmoins, en conservant une amplitude de l’ordre de 100-150 kV, le seuil de 250 ps semble être une limite difficilement franchis- sable avec la technologie à éclateur. Afin d’éviter les problèmes de modes parasites dans la ligne Blumlein il pourrait être nécessaire de diminuer le diamètre de celle-ci. L’augmentation de la composante du champ électrique tangentielle à l’interface entre l’isolant PP et PE à proximité du circuit ouvert peut être une limite à la réduction de diamètre. Néanmoins, étant donnée la très courte durée des impulsions, des décharges de surface n’auraient pas le temps de se développer. 50% de diminution du diamètre semble être une première étape. Une réduction plus importante n’a pas beaucoup d’intérêt puisque les dimensions seraient déjà suffisamment compactes pour envisager une intégration dans un système embarqué. Pour dépasser la cadence de 200 Hz en rafale de plus de 500 tirs, un flux d’azote sous pression dans les éclateurs pourrait s’avérer nécessaire. Cependant, le taux de répétition maximum de la mise en forme n’a pas pu être déterminé au cours des campagnes d’essais 151 au CESTA. Par ailleurs, le fonctionnement récurent du système est essentiellement limité
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UNIVERSITE DE LIMOGES ECOLE DOCTORA
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Première partie Contexte de l’é
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Référence Nombre d’étage Cetag
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