Формирователь импульсов
1.ФОРМИРОВАТЕЛЬ ИМПУЛЬСОВ, содержащий линию передачи, в разрыв которой псмещен резистор, а на выходе линии включены активньй элемент, например диод с накоплением заряда или тунельный диод и согласующее устройство, состоящее из резистора, индуктивного элемента, выполненного в виде проволочки, соединенной с первым проводником линии передачи со стороны входа, и конденсатсфа, первая обкладка которого образована вторым проводником лииии передачи, а вторая обкладка отделена от первой диэлектриком, отличаю щи йс я тем, что, с целью упрощения формирователя импульсов при сохранении малой неравномерности вершины формируемого импульса, в него дополнительно введены две гибкие металлические пластины, а линия передачи выполнена IB виде несимметричной полосковой линии, при этом один из выводов резистора подсоеда нен к точке соединения индуктивного элемента с одним из концов первой гибкой металлической пластины, другой конец которой закреплен на первом проводнике несимкютричной полосковой линии со стороны катода активного элемента, при этом второй вывод резистора соединен со средней частью второй гиб- . кой металлической пластины, образующей вторую обкладку конденсатора, с которЫ связан дополнительно введен-ный механизм прижима. 2. Формирователь по п.1, отличающийся тем, что, с целью еньшения влияния согласующего устройства на дпительность фронта формируемых импульсов, активный элемент установлен от резистора на расстоянии , определяемом соотношением 1-1 чКЭ э где - расстояние между активным элементом и резистором; С - скорость света в вакууме; Е - относительная диэлектрическая проницаемость материаала заполнителя несимметрич ной полосковой линии; (& - ожидаемая длительность фронта импульса.
СОЮЭ СОВЕТСКИХ
ШИ Л
РЕСПУБЛИК цр SU юц
3С59 Н 03 К 5/О1
ГОСЗЯАРСТВЕНКЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗбЬРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Н RBYCIPCHOIW СЗИДЕ3 ВЪСТВУ
1„С фу где
Е—
I (21) 3520912/18-21 (22) 03. 12. 82 (46) 07.11.84. Бюл. 9 4j (72) Е.Н.Буторин, А.В.Горшков и Б.В.писарев (53) 621 ° 373(088.8) (56) 1. Генератор сигналов специальной формы Г6-!7. Техническое описание и икструкция по эксплуатации.
Е32.211.027. ТО.
2. Патент США II 3450902, кл. 307-260, 07.06.69.
54) (57) 1. ФОРМИРОВАТЕЛЬ ИМПУЛЬСОВ, содершащий линию передачи, в разрыв которой помещен резистор, а на выходе линии включены активный элемент, например диод с накоплением заряда нли тунельный диод и согласующее устройство, состоящее из резистора, индуктивного элемента, выполненного в виде проволочки, соединенной с первым проводником линии передачи со стороны входа, и конденсатора, первая обкладка которого образована вторим проводником линии передачи, а вторая обкладка отделена от первой диэлектриком, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью упрощения формирователя импульсов при сохранении иалой неравномерности вершины формируемого импульса, в него дополнительно введены две гибкие металлические пластины, а линия передачи выполнена в виде несимметричной полосковой линии, при этом один из выводов резистора подсоединен к точке соединения индуктивного элемента с одним из концов первой гибкой металлической пластины, другой конец которой закреплен на первом проводнике несимметричной полосковой линии со стороны катода активного элемента, прн этом второй вывод резистора соединен со средней частью второй гибкой металлической пластины, образующей вторую обкладку конденсатора, с которой связан дополнительно введен-ный механизм прюкниа.
2. Формирователь по п. 1, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью Я уменьшения влияния согласующего устройства на длительность фронта формируемых импульсов, активный элемент установлен от резистора на расстоя" нии, определяемом соотношением Я расстояние мешду активныи элеиеитои и резистором; скорость света s вакууме; относительная диэлектрическая проницаемость материаала заполнителя несимметричной полосковой линии,* ожидаемая длительность фронта импульса.
1 1123
Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано в тех ыке формирования и измерения импульсов с пикосекундной длительностью фронта (epesa).
Известно формирующее устройство„ предназначенное для формирования ии" пульсов напряжения с пикосекундной длительностью фронта на диоде с на" коплением заряда (ДНЗ) и туннельном щ диоде. В устройстве ДНЗ включен между центральным проводником коаксиальной конструкции и ее корпусом со входом и выходом с помощью держателя и пРУжины. В разрыв центрального проводника включен последовательный диод j1) .
Однако в этом устройстве не предусмотрено согласование тракта со сто= роны активного элемента с выходным сопротивлением внешнего генератора, поэтому форма импульса с неравномерностью 3Х гарантируется только до значения 30 нс за счет кабеля длиной
3 метра между формирователем и Выход- 5 ным сопротивлением внешнего генера-" тора, а после этого может достигать100Х. Другим недостатком является использование для формирования коаксиальной конструкции, обладающей большой индуктивностью подключения активного элемента.. В результате про" исходит увеличение длительности фрон". та выходных импульсов.
Известен также формировать импуль." сов, содержащий активный элемент, на" пример диод с накоплением заряда, включенный между центральньич провод" ником и корпусом несимметричной части устройства. В разрыв центрального
40 проводника включены два последователь но соединенных резистора, один из которых со стороны входного централь" нога проводника замкнут проволочкой, образующей индуктивность согласующего устройства, а на конце центральноДЯ го проводника между ним и корпусом включен полукольцевой диэлектрический элемент, образующий емкость согласующего устройства формирователя.
Размеры элементов (конденсатора и индуктивной проволочки) выбираются такими, чтобы отношение значения индуктивности к значению емкости равнялось квадрату значения резистора, а также значению характеристического импеданса тракта передачи сигнала.
При этом со стороны активного элемен та ко входу формирователя (входиой
101 2 центральный прожодник) обеспечивается постоянный импеданс в верхнем диапазоне частот спектра сигнала. Устройство позволяет формировать импульсы с длительностью фронта 25 пс и неравномерностью вершины 57. f2), Недостатком известного формирователя импульсов является сложность конструкции, а отсюда ее низкая надежность, так как активный элемент
{туннельный диод) подключается прижимом в точку пайки двух последовательных резисторов, включенных в разрыв центрального проводника. Такое подключение легко выдавливает" резисторы. Настройка согласующего устройства, осуществляемая изменением длины индуктивной проволочки, производится многократной перепайкой последней. Это приводит к отслоению торцового контактирующего слоя одного из резисторов и выходу формирователя из строя. В результате велика относительная гарантируемая неравномерность вершины формируемых импульсов (5X).
Кроме того, за счет влияния согласующего устройства на параметры (быстродействие) активного элемента происходит увеличение длительности фронта выходных формируемых импульсов.
Целью изобретения является упрощение формирователя импульсов при сохранении малой неравномерности верши-. ны формируемого импульса, и уменьшение влияния согласующего устройства на длительность фронта выходных импульсов.
Поставленная цель достигается тем, что в формирователь импульсов, содержащий линию передачи, в разрыв которой помещен резистор, а на выходе линии включены активный элемент, например диод с накоплением заряда или тунельный диод и согласующее устройство, состоящее из резистора, индуктивного элемента, выполненного в виде проволочки, соединенной с первым проводником линии передачи со стороны входа, и конденсатора, первая обкладка которого образована вторым проводником линии передачи, а вторая обкладка отделена от первой диэлектриком, дополнительно введены две гибкие металлические пластины, а линия передачи выполнена в виде несимметричной полосковой линии, при этом один из выводов резистора подсоединен к точке соединения индуктивного элемента с одним из концов пер11231 з вой гибкой металлической пластины, другой конец которой закреплен на первом проводнике несимметричной по" лосковой линии со стороны катода активного элемента, при этом второй вывод резистора соединен со средней частью второй гибкой металлической пластины, образующей вторую обкладку конденсатора, с которой связан дополнительно введенный механизм 10 прижима.
Кроме этого, активный элемент ус твновлен от резистора на расстоянии, определяемом соотношением ) — — ь,, 1 С л
Р где - расстояние иенцу активньм элементом и резистором, С вЂ” скорость света в вакууме, Š— относительная диэлектрнчес- 20 .квя проницаемьсть материала-заполнителя несимметричной полосковой линии
/\ ь - ожидаемая длительность фронта выходного импульса. 25
На фиг. 1 изображено форинрующее устройство, на фиг..2 - эквивалентна» схема устройства.
В формирователе резистор 1 нодключается со стороны активного зле мента 2 одним концом в.точку соеди» кения проводника 3.(узкого) несимметричной полосковой линии 4, кото. рая имеет в этом месте разрыв для размещения резистора 1, и индуктивной35 проволочки 5 (индуктивный элемент, переиыквющий этот разрыв), а другим к нижней обкладке конденсатора, которой служит гибкая металлическая пластина 6 (выгнутая). Верхней об- 40 кладкой конденсатора является проводник 7 (широкий) несимметричной полосковой линии 4 передачи. Гибкая металлическая пластина 6, соединенная с резистором 1, с помощью механизма 8 5 прижима позволяет изменять расстояйие между обкладками конденсатора. Диэлектрик 9, выполненный, например, в виде шайбы, установлен между обкладками конденсатора для изоляции ннж- 50 ней обкладки от проводника 7 несимметричной Йолосковойлинии 4 . Этв изо ляция может быть выполнена и другии способом. Активный элемент 2 устанавливается между проводникаии 3 и 7, с 55 которыми он соединяется, на выходе формирователя импульсов. Гибкая металлическая пластина 10 служит для
01 ф подвижного соединения резистора 1 с проводником 3.
Формирователь импульсов работает следующим Образом °
Импульс внешнего генератора (ие показан) с относительно крутым фронтом поступает на вход формирователя и через согласующее устройство подается на активный элемент 2, например
ДНЗ, включаеиый для входного сигнала в обратном направлении. При этом от внешнего источника постоянного тока в базе ДНЗ накоплен заряд. На время рассасывания этогозаряда ДНЗ замкнут накоротко, в результате входной сигиай отражается от активного элемента 2 назад во внешний генератор.
Г1осле рассасывания заряда ДНЗ резко восстанавливает свое обратное сопротивление и на выход формирователя поступает импульс с длительностью фронта значительно короче чеи у -входного (40-50 пс), в на вход поступает та часть импульса, которая отразилась от открытого активного элемента 2, но другой понярности и с длительностью среза, равной длительности фронта выходного импульса. Этот отраженный импульс с очень широким спектром (до 10 ГГЦ) попадает нв согласованное только до 0,5-1 ГГЦ выходное coaya aeesae внешнего генератора и выделяется иа его пвраэитных индуктивмостяе и емкостях в виде Осцилляций напряжения на вершине сигнапа. Аиплитуда осцкяляций может быть сравнима с амплитудой сигнала. Тракт со сторо" ны активного элемента 2 согласовывается с выходньвю сопротивлением внешнего генератора в области частот от верхней частоты спектра импульса до нижней, определяемой иэ соотношения
035 1
НИец Ф 282 Ясш21—,Р Ф
1"де Гни - иижння частота согласова» нняю
< — значение резистора согласоввтеля, С вЂ” значение емкости согласоввтеля, выбором отношения значения индуктивной проволочки 5 к емкости согласующего устройства, равного квадрату значения резистора 1 (квадрату значения характеристического иипеданса
1123101
nosibcKosoA линии передачи). Выбор отношения осуществляется изменением (перестройкой) емкости.
Прижимное устройство, .воздействуя 5 на нижнюю обкладку конденсатора.(ннж" ний гибкий метвллический проводник), и sa счет гибкого металлического проводника, подключенного к резистору
"сверху", позволяет изменять рассто- О яние между обкладками конденсатора при настройке согласующего устройст-. ва.
Выполненный таким образом формирователь импульсов позволяет включать 1 в линию передачи несколько согласующих устройств (многоэвенная структу ра) для увеличения значений емкости н индуктивности. Это, в свою очередь, позволяет согласовать тракт со сторо- 2О ны актйвиого элемента с выходным со" противлением. внешнего генератора в боаее широкой полосе частот. Это связано с тем, что размеры элементов сОгласователя должны быть меньше четверти длины волны верхней гра- . ницы спектра сигнала, но при этом согласование осуществляется только в области высоких частот.
Для согласования в более низкочастотйой области необходимо увеличи вать значения реактивных элементов, а следовательно, размеры, так как йндуктивность может быть увеличена только увеличением ее длины, но не намоткой в спираль (вследствие появления паразитиой межвитковой емкости) путем плавного изменения расстояния между обкладками конденсатора.
Итак, введение в предлагаемый фор-Ф мМрователь новых связей позволяет исключить ерепайку индуктивного . проводника (а значит, исключить от", 5 слоение торцового контактирующего слоя резистора), "выдавливание" резистора, так как исключается его пражим к линии передачи. Все это упро" щает конструкцию, повышает ее надежность, упрощает настройку и более полно использует формирующие свойства активного элемента, что позволяет гарантировать для данного формирователя малую стабильную неравномерность вершины формируемых импульсов, чего нельзя получить от известного устройства.
Но однозвенным согласователем реально.удается понизить частоту спектра отраженного сигнала до значения
1-2 ГГц. Для. согласования до более . низких частот согласующее устройст= во вънтолняется многьзвенным (двухтрехзвенным) с постоянным увеличени-. ем значений индуктивной проволочки
5 и емкости согласующего устройства.
Это позволяет со1ласовать тракт со стороны .активного элемента 2 в полосе частот 0 5-20 ГГц а неравномер; ностью не более 2,5Х, так как размеры первого звена легко выполняются менее четверти длины волны верхней граничной частоты спектра (на 20 ГГц4 мм) °
Установка активного элемента 2 от резистора Ф на расстоянии f зависящем от нтельности сформироваиФ с л ного фронта g ® =ф « -) позволяет.исключить влияние емкости С согласувяцего устройства через паразитную емкость Сд резистора 1, так как теперь оно ае йодключается параллельно собственной емкости активного элемента. В результате появляется возможность формировать импульсы с дли1тельностью фронта до 50 пс.
1123101
Составитель В. Седов
Редактор П.Коссей Техред З,HamCh Корректор В.Гирняк,.
Заказ 8154/43 . Тирам 86! Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Иосква, Е-35, Раушская наб., д.4/5
Филиал ППП "Патент", г.уигород, ул.Проектная, 4
