Un generador de inversión vectorial ( VIG ) es un dispositivo de compresión de pulsos eléctricos y multiplicación de voltaje que permite convertir 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 una etapa secundaria de otra fuente de energía pulsada, comúnmente un generador ferroeléctrico impulsado por explosivos .
Los VIG de componentes discretos (en la imagen) consisten en una pila de bobinas de modo común bien acopladas interconectadas con una pila de capacitores. Los inductores presentan una alta inductancia a las corrientes que están en fase en los dos devanados, y una inductancia mucho menor cuando las corrientes de los devanados fluyen en direcciones opuestas. Los capacitores están cargados con polaridad alterna y cuando el interruptor (generalmente un chispazo activado o de funcionamiento libre en la práctica) se cierra, el voltaje a través de cada segundo capacitor se invierte rápidamente como un semiciclo de oscilación a una frecuencia establecida por la capacitancia que resuena con la inductancia de modo diferencial de las bobinas. Al mismo tiempo, los otros capacitores se descargan muy lentamente debido a que no tienen una corriente diferencial que fluya para cancelar la reactancia. Entonces, después de un semiperiodo, todos los capacitores están en serie y los voltajes se suman. Esta disposición tiene una equivalencia conceptual con el VIG espiral, donde los capacitores alternos son equivalentes a la capacitancia entre los devanados y las bobinas de modo común son equivalentes a la inductancia de un devanado. Los componentes discretos permiten utilizar grandes capacitores concentrados, lo que permite almacenar 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 conductor-aislante-conductor-aislante alternas, enrolladas en un cilindro, formando un condensador que también actúa como una línea de transmisión de un solo extremo , conectada a un interruptor de chispa . El condensador 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 desde el extremo abierto, se convierte nuevamente en campo electrostático. Un pulso de amplitud de salida 2nU (donde n es el número de vueltas del condensador 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 distribuidos .
Se pueden unir ferritas a la construcción VIG para modificar sus características, generalmente 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 en el rango de 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 ser radiada 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.