Формирователь наносекундных импульсов

 

Изобретение относится к радиотехнике. Формирователь наносекундных импульсов содержит управляемый ключ 2, трансформатор 3. источник 1 питания конденсаторы 4, б, диоды 5,7 с накоплением заряда резистор 8. нагрузку 9 4 ил.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН

К ПАТЕНТУ

Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам (21) 4942451/21 (22) 05.06.91 (46) 30.11.93 Бюл. Йю 43 И (71) Институт ядерной физики СО PAH (72) Белкин В.С„Шульженко Г.И. (73) Белкин 8ениамин Саадиевич; Шульженко Григорий Иванович (В) RRU U(11) 2004064 С1 (51) 5 НОЗКЗ 33 НОЗ КЗ 45 (54) ФОРМИРОВАТЕЛЬ НАНОСЕКУНДНЫХ

ИМПУЛЬСОВ (57) Изобретение относится к радиотехнике. Формирователь наносекундных импульсов содержит управляемый ключ 2, трансформатор 3, источник 1 питания, конденсаторы 4, 6, диоды 5, 7 с накоплением заряда резистор 8, нагрузку 9. 4 ил

2004064

Изобретение относится к радиотехнике.

Известен формирователь, содержащий управляемый ключ тока со схемой управления, соединенный последовательно с источником питания и первичной обмоткой насыщающегося трансформатора, вторичная обмотка которого соединена последовательно с конденсатором и диодом с накоплением заряда (ДРЗ) или дрейфовым диодом с резким восстановлением запирающих свойств (ДДРВ), а нагрузка подключена параллельно диоду. Выходной импульс формирователя имеет типичное значение фронта 1-10нс, а длительность спада в оптимальном режиме в несколько раз больше длительности фронта. Это является недостатком известного формирователя, поскольку во многих случаях в экспериментальной физике, в радиолокации и т.п, предпочтительными являются импульсы с равными фронтом и спадом, т,е. импульсы с формой, близкой к гауссовской; бывают необходимы и импульсы, у которых спад короче фронта.

Рассмотрим подробнее, почемуимпульсы со спадом равным или короче фронта невыгодно получать в известном формирователе. На этапе формирования импульса выходную цепь можно представить в виде эквивалентной схемы, показанной на фиг.1, где L - индуктивность вторичной обмотки насыщенного трансформатора, С - барьерная емкость диода, R - сопротивление нагрузки, 1- - генератор разрываемого диодом тока с фронтом тд, определяемым свойствами диода, Примем тд = О, т,е. 1- - генератор ступеньки. Нас интересует форма напряжения U на R в зависимости от соотношений L, С и R. Рассчетные графики 0 в зависимости от соотношения R u p =т ст С показаны на фиг.2. Они показывают, что оптимальным по многим критериям: max 0 и КПД при min тф является выбор R = (0,5-1) р однако при этом спад в несколько раз длиннее фронта, как и указывалось выше для типичных режимов. Рассчеты при 1д Ф О качественно картину не меняют, что с хорошей точностью подтверждается на практике. Таким образом известный формирователь мало пригоден для формирования импульсов со спадом, равным или меньшим фронта.

Целью изобретения является сокращение длительности сКада импульса без потери амплитуды и без удлинения фронта импульса с воэможностью получения импульсов с формой, близкой к гауссовской, с равными фронтом и спадом или импульсов со спадом короче фронта за счет введения в схему дополнительных элементов.

Цель достигается тем, что один конец вторичной обмотки насыщающегося трансформатора соединен с одним электродом первого диода и одним концом нагрузки, другой конец - с последовательно включенными первым конденсатором, вторым конденсатором, вторым диодом и вторым концом нагрузки, второй электрод первого диода соединен с общей точкой конденсаторов, а между вторым концом вторичной обмотки и общей точкой второго конденсатора и второго диода включен резистор, причем полярность подключения диодов выбирается таким образом, чтобы их одноименные электроды были соединены с разными концами нагрузки. Второй диод также как и первый должен быть ДНЗ или ДДРВ, 20 Сущность изобретения заключается в следующем. Второй диод также как и первый работает в режиме ДНЗ или ДДРВ, причем его прямой ток задается резистором, а обратным током является ток нагрузки. Вто25 рой конденсатор служит для разделения токов диодов и не препятствует прохождению фронта выходного импульса, При оптимально подобранном резисторе второй диод запирается сразу же после прохождения 0 фронта импульса и тем самым обеспечивает спад импульса. Если время его закрывания такое же как фронт импульса, формируется импульс гауссовской формы, если меньше, то спад короче фронта.

З5 Заряд, проходящий через второй диод, много меньше заряда, проходящего через первый, поскольку амплитуда обратного тока второго диода (т,е. тока нагрузки) может быть только меньше амплитуды обратного

40 тока первого диода (или равна при сопротивлении нагрузки R «p) а длительность обратного тока второго диода много меньше длительности обратного тока первого. Поскольку для ДНЗ и ДДРВ должно выполняться равенство прошедших в прямом и в обратном направлениях зарядов, то прямой ток второго диода должен быть много меньше прямого тока первого. Отсюда следует, что накачка прямого тока второго диода, производимая в предлагаемом решении через резистор от вторичной обмотки трансформатора, не приводит к каким-либо существенным затратам энергии и не снижает заметным образом КПД.

Вследствие меньшего прямого тока в качестве второго диода могут применяться менее мощные и соответственно более быстрые диоды. При этом спад импульса может быть существенно короче фронта, 2004064

На фиг.3 изображена функциональная схема формирователя; на фиг.4- временные диаграммы его работы.

На фиг.3 1- источник питания, 2- ключ, 3 - трансформатор, 4 - первый конденсатор, 5

5- первый диод-формирователь фронта, 6второй конденсатор 7 - второй диод - формирователь спада, 8- резистор, 9- выход на нагрузку.

На фиг,4- а - напряжение на вторичной 10 обмотке трансформатора или, что то же самое, напряжение на первом конденсаторе, б - ток первого диода, в - ток второго диода, r - напряжение на первом диоде, д - напряжение на выходе, моменты времени: t< - 15 включение ключа, tz - переполюсовка тока первого диода. ta - начало формирования фронта импульса, t4- начало формирования спада импульса, tg - конец выходного импульса, интервал з показан в растянутом 20 масштабе.

Ток первого диода так же, как и в прототипе, определяется производной напряжения на первом конденсаторе и меняет полярность в точке tz, прямой ток второго 25 диода на интервале tt-тз определяется напряжением на первом конденсаторе и значением резистора, а его обратный ток на интервале 1з-т равен току нагрузки, Паде° ние напряжения на диодах до запирания не 30 превышает нескольких десятков вольт и мало по сравнению с напряжением на первом

Формула изобретения

ФОРМИРОВАТЕЛЬ НАНОСЕКУНДНЫХ ИМПУЛЬСОВ, содержащий управляемый ключ тока со схемой управления, соединенный последовательно с источником питания и первичной обмоткой насыщающего трансформатора, вторичная обмотка которого соединена последовательно с конденсатором и диодом с накоплением заряда, отличающийся тем, что, с целью сокращения длительности спада импульса. введены второй диод с накоплением заряда, второй конденсатор и резистор, причем один конец вторичной обмотки насыщаюконденсаторе, а длительность интервала цt4 много больше длительности тз-t, поэтому не составляет трудностей выбрать значение второго конденсатора таким образом, чтобы разделить токи диодов и не препятствовать прохождению фронта импульса.

Таким образом, введение второго конденсатора. второго диода и резистора позволяет получить импульсы с более коротким спадом, чем в прототипе без ухудшения параметров фронта импульса и амплитуды. Кроме того, изменением номинала резистора регулируется момент начала спада и тем самым полуширина импульса.

В одной из конкретных реализаций схемы в качестве первого диода использовался

ДЛ112-16, формирующий фронт импульса длительностью 1,5 нс с амплитудой 2 кВ, при использовании в качестве второго диода также ДО112-16 спад импульса имеет длительность 1,5 нс, а полуширина импульса может варьироваться от 1,5 до 3 нс при изменении сопротивления в пределах 2-4

KOM. При использовании B качестве второго диода двух последовательно соединенных

КД226Г длительность спада 0,8 нс, (56) Белкин В.С., Шульженко Г.И. Формирователи мощных наносекундных и пикосекундных импульсов на полупроводниковой элементной базе. Препринт 91-51 ИЯФ СО

АН СССР. Новосибирск, 1991, с.8-10, рис.1-2, щего трансформатора соединен с одним электродом первого диода и одним концом нагрузки, второй конец вторичной обмотки соединен с последовательно включенными первым конденсатором, вторым конденсатором, вторым диодом и вторым концом нагрузки, второй электрод первого диода соединен с общей точкой конденсаторов, а между вторым концом вторичной обмотки и общей точкой второго конденсатора и второго диода включен резистор, причем полярность подключения диодов выбирается так, чтобы их одноименные электроды были соединены с разными концами нагрузки.

2004064

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101

Редактор

Заказ 3327

Составитель В.белкин

Техред М.Моргентал Корректор А. Козориз

Тираж Подписное

НПО "Поиск" Роспатента

113035, Москва, Ж 35, Раушская наб., 4/5