Способ преобразования и усиления электромагнитного излучения и устройство для его осуществления

 

1. Способ преобразования и усиле шя электромагнитного излучения, преимущественно светового диапазона, включающийподачу излучения на фотодиодную полупроводниковую структуру и подачу напряжения для изменения и управления состоянием магнитной гистерезисной среды, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности, упрощения и расширения функциональных возможностей, на фотодиодную структуру подают переменное напряжение и изменение состояния магнитной гистерезисной среды осуществляют фототоком фотодиодной структуры при отрицательной полярности напряжения на ней. 2. Устройство для осуществления способа по П.1, содержащее полупро у водниковый источник, источник переменного напряжения, нагрузку и обмотку, размещенную на магнитопроводе с гистерезисной .характеристикой намагничивания , отличающееся тем, что, с целью упрощения и повышения надежности, источник переменного напряжения последовательно включен с полупроводниковым фотодиодом, вышеуказанной обмоткой и нагрузкой.

СОЮЗ ООЕКТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК ае ol) щ) Н 03 F 9/02

И ФЬЙ

А На ИФЙ пю

ОписАние изОБРетениБ

Н АВТО СИОМУ СИВЩЕТИПьстВУ (21) 2392802/ I8-25 (22) %4ъ94.78 (46) 07 11.84. Бюл.Ô41 (72) Л.Л.Хруслов (71) московский ордена Ленина энергетический институт (53) 621.375(088.8) (5б) 1. Розенблат М.А. Иагнетоника, "Наука", 1967, с.154. 2. Габлер M. и др. Иагнитные усилщтели. M., "Сов.радио", 1961, с.353354 (прототип). (54) СПОСОБ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ И УСИЛЕНИЯ

ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ. (57) 1. Способ преобразования и усиле-, -ния электромагнитного излучения, преимущественно светового диапазона, включающий..подачу излучения на фотодиодную полупроводниковую структуру ..:и подачу напряжения для изменения и управления состоянием магнитной гистерезисйой среды, о т л и ч а юшийся тем, чтo, с целью повышения надежности, упрощения и расширения функциональных возможностей, на фотодиодную структуру подают переменное напряжение и изменение состояния магнитной гистереэисной среды осуществляют фатотоком фотодиодной структуры при отрицательной полярности напряжения на ней..

2 ° Устройство для осуществления способа по п. 1, содержащее полупро водниковый источник, источник переменного напряжения, нагрузку и обмотку, размещенную на магнитопроводе с гистерезисной характеристикой намагни- Е чивания, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью упрощения и повышения надежности, источник переменного напряжения последовательно включен с полупроводниковым фотодиодом, Ф выпеукаэанной обмоткой и нагрузкой.

940624

Изобретение относится к области преобразования электромагнитного излучения и может быть использовано для измерения, преобразования и усиления сигналов электромагнитного излучения.

Известен способ преобразования и усиления сигналов электромагнитного излучения, по которому фототоком фотодиодной полупроводниковой структу"10 ры воздействуют на состояние другой полупроводниковой структуры, в помощью которой изменяют состоянйе среды, обладающей магнитным гистереэисом и этой средой управляют электричес- !5 кой энергией независимого источника напряжения (1) .

Недостатком этого способа является многоступенчатость преобразования и как следствие низкая параметричес- кая и структурная надежностЪ.

Устройство, реализующее этот способ, содержит фотодиод, транзистор, диод, обмотку размещенную на магнитопроводе, источник переменного напряжения и нагрузку, соединенные так, что к обмотке присоединены последовательно диод, источник переменного напряжения и нагрузка, к аноду диода присоединен коллектор транзистора, к катоду — база транзистора, а между эмиттером и базой транзистора включен упомянутый фотодиод, создающий управляющий ток эмиттера при воздействии на фотодиод электромагнитного излучения (1) .

Наиболее близким к предлагаемому способу является способ преобразования и усиления сигнала светового диапазона, при котором подают излучение 4 на фотодиодную полупроводниковую структуру и напряжение для изменения и управления состоянием магнитной гистерезисной среды.

/ 45

Устройство для осуществления спо-" соба содержит полупроводниковый диод ! источник переменного напряжения, нагрузку и обмотку, размещенную на магнитопроводе с гистерезисной характеристикой намагничивания (2) .

Однако устройство и способ имеют многоступенчатое преобразование и недостаточную структурную надежность .

Цель изобретения — повышение надежности, упрощение н расширение функциональных возможностей преобразования электромагнитного излучения.

Эта цель достигается тем, что на фотодиодную полупроводниковую структуру подают переменное напряжение, и изменение состояния магнитной гистерезисной среды осуществляют фототоком фотодиодной структуры при отрицательной полярности напряжения на ней.

При отрицательной полярности напряжения на фотодиодной структуре фототоком непосредственно изменяют состояние магнитной гистерезисной среды.

При положительной полярности напряжения на фотодиодной структуре магнитной гистерезисной среды управляют энергией независимого источника напряжения.

Устройство для осуществления способа содержит полупроводниковый диод, обмотку, размещенную на магнитопроводе, источник переменного напряжения

\ и нагрузку. При этом источник переменного напряжения последовательно включен с фотодиодом, вышеуказанной обмоткой и нагрузкой.

На фиг.1 представлена электрическая схема соединений элементов устройства; на фиг.2 — характеристика магнитной среды (стрелками показано изменение ее состояния при отсутствии фототока); на фиг.З вЂ” то же (стрелками показано изменение ее состояния при наличии фототока).

Преобразование электромагнитного излучения, например светового диапазона, по предлагаемому способу сводится к следующему.

Электромагнитное излучение подают на фотодиодную полупроводниковую структуру. Возникающим фототоком изменяют состояние магнитной среды от исходного состояния насыщения до. состояния, отличающегося от исходного при отрицательной полярности напряжения на укаэанной фотодиодной структуре. Затем с помощью достигнутого состояния управляют потреблением энергии внешнего независимого источника напряжения в течение времени, когда к указанной структуре приложено напряжение положительной полярности.

Устройство, реализующее предлагаемый способ (фиг.1) содержит фотодиод

1, последовательно соединенный с внешним независимым источником переменного напряжения 2, нагрузочным сопротивлением 3 и обмоткой 4, размещенной на магнитопроводе 5.

30

Корректор М. Демчик б

Редактор Л. Утехина Техред А.Бабинец,Ф

Заказ 8915/1 Тираж 861 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

3 9406

В зависимости от полярности напряжения питания фотодиод может находиться в двух состояниях: проводящем, когда напряжение питания приложено в прямом направлении, и непроводящем при противоположной полярности.

В непроводящем состоянии при освещении фотодиода в нем появляется фототок, который изменяет магнитную индукцию сердечника. 1О

При отсутствии светового сигнала магнитная индукция материала магнитопровода достигает насыщения, и магнитное состояние материала магнитопровода изменяется по верхней ветви характеристики под действием напряжения источника питания так,как это изображено на фиг.2. При этом к нагрузочному сопротивлению приложено все напряжение источника. 20

При наличии светового сигнала в интервал времени, когда к фотодиоду приложено напряжение обратной полярности, по цепи потечет фототок, под действием которого происходит изменение магнитной индукции материала так, как это показано на фиг.3.

К концу интервала времени, когда к диоду приложено напряжение обратной полярности, магнитная индукция достигает некоторой величины В, которая является исходным состоянием для следующего интервала.

В момент когда напряжение источФ

35 ника питания изменит полярность на обратную, магнитное состояние материала магнитопровода изменяется под действием источника питания от достигнутого в предыдущий интервал уровня индукции В сначала по правому вертикальному участку характеристики намагничивания, а затем, после того как материал магнитопровода достигнет насыщения, по гориэонтальному участку характеристики (см.фиг.3). В результате к нагрузке будет приложено напряжение питания в течение более короткого интервала по сравнению с рассмотренным случаем,.когда световой сигнал отсутствовал.

Таким образам, структурная и параметрическая надежность преобразования и устройства повышены за счет уменьшения количества ступеней преобразования и элементов, необходимых для реализации этих стуненей.

Кроме того, снижена стоимость устройства.

Помимо указанного прямого преобразования и усиления преобразованного светового сигнала в электрический, данный способ может быть использован для усиления и преобразования светового сигнала в световой и электрического сигнала в электрический, для чего в качестве нагрузки или источника излучения используют светодиоды. В первом случае параллельно сопротивлению, нагрузки подключен излучающий прибор, а во втором на входе устройства включен оптрон.