Generador de inversión vectorial

Un generador de inversión vectorial ( VIG ) es un dispositivo de compresión de pulsos eléctricos y multiplicación de voltaje que permite transformar un pulso más lento y de menor voltaje en uno más estrecho y de mayor voltaje. Los VIG se utilizan en tecnología militar, por ejemplo, en algunas armas de energía dirigida , como etapa secundaria de otra fuente de energía pulsada, comúnmente un generador ferroeléctrico accionado por explosivos .

Los generadores de inductancia de vórtices (VIG) de componentes discretos (en la imagen) constan de una pila de inductores de modo común bien acoplados, interconectados con una pila de condensadores. Los inductores presentan una alta inductancia para corrientes en fase en los dos devanados, y una inductancia mucho menor cuando las corrientes de los devanados fluyen en direcciones opuestas. Los condensadores se cargan con polaridad alterna y, cuando se cierra el interruptor (generalmente un descargador de chispa disparado o de funcionamiento libre), la tensión en cada segundo condensador se invierte rápidamente como un semiciclo de oscilación a una frecuencia determinada por la capacitancia que resuena con la inductancia de modo diferencial de los inductores. Al mismo tiempo, los demás condensadores se descargan muy lentamente debido a la ausencia de una corriente diferencial que cancele la reactancia. Así, tras medio período, todos los condensadores están en serie y las tensiones se suman. Esta configuración tiene una equivalencia conceptual con el VIG en espiral, donde los condensadores alternos son equivalentes a la capacitancia entre los devanados y los inductores de modo común son equivalentes a la inductancia de un devanado. Los componentes discretos permiten utilizar grandes condensadores concentrados, almacenando así mucha más energía, pero tienen dificultades para replicar las altas relaciones de multiplicación de voltaje y los tiempos de subida extremadamente cortos de los tipos de líneas de transmisión en espiral.

Un VIG espiral consta de cuatro láminas alternas conductor-aislante-conductor-aislante, enrolladas en un cilindro, formando un capacitor que también actúa como una línea de transmisión de un solo extremo , conectada a un interruptor de chispa . El capacitor se carga desde una fuente de energía, por ejemplo, un EDFEG , luego la chispa se dispara después de que se alcanza su voltaje de ruptura . La onda electromagnética creada por la descarga de chispa eléctrica viaja a lo largo de la línea de transmisión, convirtiendo el campo electrostático en campo electromagnético , luego después de reflejarse en el extremo abierto se convierte de nuevo en campo electrostático. Un pulso de amplitud de salida 2nU (donde n es el número de vueltas del capacitor y U es el voltaje inicial al que se cargó) y un tiempo de subida igual al doble de la longitud eléctrica de la línea de transmisión. ^{[ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]} El dispositivo actúa como una red de formación de pulsos distribuida .

Se pueden añadir ferritas a la estructura VIG para modificar sus características, normalmente reduciendo la frecuencia de resonancia y aumentando la eficiencia. ^{[ 4 ]}

Los VIG son ventajosos debido a su simplicidad y a los tiempos de subida de pulso muy cortos, del orden de los nanosegundos. Algunos VIG pueden configurarse como parte de un circuito sintonizado , actuando como osciladores con un límite superior práctico de aproximadamente 700 MHz, generando energía que puede irradiarse desde una antena adecuada, lo que permite la construcción de generadores de pulsos electromagnéticos generados por explosión muy simples . ^{[ 5 ] [ 6 ]}

El uso de VIG incluye armas de energía dirigida , fuentes de alimentación de pulsos de rayos X , generadores de plasma , etc.