Главная Импульсный режим работы



11. Практическое применение формирующих линий с распределенными параметрами сопряжено с конструктивными трудностями. Поэтому такие линии применяются при формировании импульсов наносекундного диапазона длительностей. При длительностях импульсов до (10-20) не используются коаксиальные кабели и полосковые линии. При большей длительности импульсов, но не превышающей 0,5 мкс, иногда применяют спиральные кабели [70, 72]. Применение кабельных линий в качестве формирующих двухполюсников ограничивается также сравнительно невысоким рабочим

w=f;


Рис. 7.


напряжением кабельных линий. Устройства же, использующие формирующие двухполюсники, часто служат для получения импульсов высокого напряжения, измеряемого десятками киловольт. К тому же ассортимент кабелей, выпускаемых промышленностью (по номиналам волнового сопротивления), весьма ограничен. По указанным выше причинам наибольшее применение при формировании импульсов длительностью более 0,05 мкс получили искусственные формирующие линии или формирующие цепи.

§ 7.3. ИСКУССТВЕННЫЕ ФОРМИРУЮЩИЕ ЛИНИИ

1. В качестве формирующего двухполюсника можно вместо однородной длинной линии воспользоваться искусственной линией (рис. 8), составленной из некоторого числа k идентичных Г-образных звеньев (ячеек) с сосредоточенными параметрами L„ и С; суммарная индуктивность и емкость такой линии

(7.12)

Повторяя рассуждения, изложенные при рассмотрении искусственной линии задержки, можно ожидать, что при раз-



ряде заряженной до напряжения Е искусственной линии на сопротивление

должен получиться импульс Ын(0 формы, близкой к прямоугольной, высотой Е/2 и длительностью, выражаемой формулой (8).

2. Однако процессы в формирующей линии существенно отличаются от процессов в линии задержки. Во-первых, в формирующей линии разрядная волна Ыр, проходит двойную длину линии, отражаясь от ее разомкнутого конца.


Рис. 8.

Учитывая это, следовало бы при конструировании формирующей линии в виде каскадного соединения Т-образных фильтров низкой частоты (см. рис. 6.11 и 6.12) установить индуктивность первого звена, прилегающего к нагрузке (рис. 8), равной не l„, а 0,5 Однако, как будет показано, такое уменьшение индуктивности первого звена оказывается нецелесообразным. Во-вторых, что особенно существенно, при подаче на линию задержки прямоугольного импульса напряжения фронт и срез этого импульса искажаются идентично. К такому выводу легко прийти, представив прямоугольный импульс в виде суммы двух разнополярных ступенчатых сигналов; искажение формы каждого из этих сигналов на выходе линии задержки получается одинаковым. Иное положение имеет место в формирующей линии. При использовании в качестве формирующей линии коаксиального кабеля фронт импульса имел бы практически прямоугольную форму, а срез импульса оказался бы искаженным. Соответственно при использовании искусственной линии фронт формируемого импульса определяется практически параметрами только одного, прилегающего к нагрузке, звена линии; в начальные моменты времени последующие звенья тем слабее затронуты переходным процессом, вызываемым разрядом емкости первого звена на нагрузочное со-



противление, чем дальше от нагрузки это звено" расположено. Что же касается среза импульса Ur(0, то он определяется переходным процессом, в котором участвуют (так же, как это имеет место в линии задержки) все звенья искусственной линии. Поэтому крутизна среза импульса существенно уступает крутизне его фронта.

3. Форма импульсов. На рис. 9 изображены импульсы напряжения, формируемые искусственной линией (рис. 8), построенные по данным решения дифференциальных уравнений, описывающих процессы в искусственной линии при

А-=оо


Е 0,5

=J к=оо

-fj

£

>4

Рис. 9.

числе звеньев й = 1 + 4 [851. Эти графики нормированы по величине - относительно зарядного напряжения линии, а по времени - относительно длительности /„«> формируемого импульса при числе звеньев /г = оо.

Из рис. 9 видно, что крутизна среза импульсов приблизительно в 4 раза меньше крутизны их фронта. На вершине импульсов проявляются наложенные колебания. С увеличением числа k звеньев линии возрастает (примерно пропорционально /г) число полупериодов колебаний, проявляемых на вершине импульса, а интенсивность колебаний уменьшается. Однако величина первого наибольшего выброса колебаний почти не зависит от числа звеньев искусственной линии, причем относительная величина этого выброса

Х,=-0,12,

(7.14)

где номинальная величина импульса

t/«=0,5£.

(7 15)



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 [39] 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195


0.0146