Формирователь импульсов

мешду активным резистором;ета в вакууме; ая диэлектричесемость материателя несимметричвой линии,длительность фронта ала эаполн ной полоск р - ожидаемаяимпучьса АРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР АМ ИЗбЬРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(56) 1, Генератор сигналов специальной формы Гб. Техническое описание и икструкция по эксплуатации.Е 32.211.027. ТО.2. Патент США В 3450902,кл. 307-260, 07.06.69,54)(57) 1. ФОРМИРОВАТЕЛЬ ИМПУЛЬСОВ,содершащий линию передачи, в разрывкоторой помещен резистор, а на вы"ходе линии включены активный элементнапример диод с накоплением заряданли тунельный диод и согласующееустройство, состоящее из резистора,индуктивного элемента, выполненногов виде проволочки, соединенной с первым проводником линии. передачи состороны входа, и конденсатора, первая обкладка которого образована вторым проводником линии передачи, авторая обкладка отделена от первойдиэлектриком, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью упрощенияформирователя импульсов при сохранении малой неравномерности вершиныформируемого импульса, в него дополнительно введены две гибкие металлические пластины, а линия передачивыполнена 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 прюкнма.2. Формирователь по п.1, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с цельюуменьшения влияния согласующего устройства на длительность фронта формируемых импульсов, активный элемент установлен от резистора на расстоя" нии, определяемом соотношением1 1123Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано в техаке формирования и измерения импульсов с пикосекундной длительностью фронта (среза).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 Ц .Однако в этом устройстве не предусмотрено согласование тракта со сто роны активного элемента с выходным сопротивлением внешнего генератора, поэтому Форма импульса с неравномерностью ЗХ гарантируется только до значения 30 нс за счет кабеля длиной 3 метра между Формирователем и Выходным сопротивлением внешнего генера-" тора, а после этого может достигать. 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 центральньщ провод" ником и корпусом несимметричной части устройства, В разрыв центрального40 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 центрально 45 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 элемента ко входу Формирователя (входиой 101 2центральный проводник) обеспечивается постоянный импеданс в верхнем диапазоне частот спектра сигнала. Устройство позволяет Формировать импульсы с длительностью фронта 25 пс и неравномерностью вершины 57. 2,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 (5 Е).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 устройствана длительность фронта выходных импульсов.Поставленная цель достигаетсятем, что в формирователь импульсов,содержащий линию передачи, в разрывкоторой помещен резистор, а на выходелинии 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, алиния передачи выполнена в виде не" симметричной полосковой линии, при этом один из выводов резистора подсоединен к точке соединения индуктивного элемента с одним из концов пер11231 звой гибкой металлической пластины,другой конец которой закреплен напервом проводнике несимметричной по"лосковой линии со стороны катодаактивного элемента, при этом второйвывод резистора соединен со среднейчастью второй гибкой металлическойпластины, образующей вторую обкладку конденсатора, с которой. связандополнительно введенный механизм 1 Оприжима.Кроме этого, активный элемент уствновлен от резистора на расстоянии,определяемом соотношением) - . - ь1 С л2 Е тгде- расстояние иенцу активньщэлементом и резистором,С - скорость света в вакуумефЕ - относительная диэлектричес.квя проницаемьсть материала-заполнителя несимметричной полосковой линии/Ъь - ожидаемая длительностьФронта выходного импульса. 25На фиг. 1 изображено формирующееустройство; на фиг,.2 - эквивалентнасхема устройства. 5 В формирователе резистор 1 нодключается со стороны активного зле Зо 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 индуктивной 35 проволочки 5 (индуктивный элемент), перемыквющий этот разрыв), а другим к нижней обкладке конденсатора, которой служит гибкая металлическая пластина 6 (выгнутая). Верхней об кладкой конденсатора является проводник 7 (широкий) несимметричной полосковой линии 4 передачи. Гибкая метал" лическая пластина 6, соединенная с резистором 1, с помощью механизма 8. 45 прижима позволяет изменять расстояйие между обкладками конденсатора. Диэлектрик 9, выполненный, например, в виде шайбы, установлен между обкладками конденсатора для изоляции пиж ней обкладки от проводника 7 несимметричной йолосковойлинии 4, Этв изоляция может быть выполнена и другим способом, Активный элемент 2 устанавливается между проводниками 3 и 7, с 55 которыми он соединяется, на выходе формирователя импульсов. Гибкая металлическая пластина 10 служит для 01 4подвижного соединения резистора 1 с проводником 3.Формирователь импульсов работает следующим ОбразомИмпульс внешнего генератора (не показан) с относительно крутым фронтом поступает на вход формирователя и через согласующее устройство подается на активный элемент 2, например ДНЗ, включаемый для входного сигнала в обратном направлении. При этом от внешнего источника постоянного тока в базе ДНЗ накоплен заряд. На время рассасывания этого заряда ДНЗ замкнут накоротко, в результате входной сигиай отражается от активного элемента 2 назад во внешний генератор. После рассасывания заряда ДНЗ резко восстанавливает свое обратное сопротивление и иа выход формирователя поступает импульс с длительностью фронта значительно короче чем у .входного (40-50 пс), а иа вход поступает та часть импульса, которая отразилась от открытого активного элемента 2, но другой понярности и с длительностью среза, равной длительностиФронта выходного импульса. Этот отраженный импульс с очень широким спектром (до 10 ГГц) попадает ив согласованное топько до 0,5-1 ГГц выходное сопротиюенпе внешнего генератора и выделяется иа его пвраэитных индуктивйостях и емкостях в виде оспилляций напряжения иа вершине сигиапа, Амплитуда осцпяляций может быть сравнима с амплитудой сигнала. Тракт со сторо" ны активного элемента 2 согласовывается с выходньае сопротивлением внешнего генератора в области частот от верхней частоты спектра импульса до нижней, определяемой иэ соотношения0 35"ф гг йс гГк ф 1"де Гнв - нижняя частота согласова-иияф - значение резистора согла"соввтеляфС - значение емкости согда"сователя, выбором отношения значения индуктивной проволочки 5 к емкости согласующего устройства, равного квадратузначения резистора 11123101 3 полосковой линии передачи). Выбор отношения осуществляется изменением (перестройкой) емкости. Прижимное устройство,.воздействуя 5 на нижнюю обкладку конденсатора.(ннж" ний гибкий металлический проводник), и за 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 согласую" щих устройств (многоэвенная структура) для увеличения значений емкости и нндуктивности, Это, в свою очередь, позволяет согласовать тракт ео сторо О ны актйвиого элемента с выходным со" противлением. внешнего генератора в боаее широкой полосе частот. Это связано е тем, что размеры элементов сьгласователя 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 низко ЗО частотиой области необходимо увеличи вать значения реактивных элементов, а следовательно, размеры, так как Индуктивность может быть увеличена только увеличением ее длинь, но не З намоткой в спираль (вследствие появления ларазитиой межвитковой емкости) путем плавного изменения расстояния между обкладками конденсатора.Итак, введение в предлагаемый Форб мирователь новых связей позволяет исключить нерепайку индуктивного проводйика ( а значит, исключить от" ,5 слоение торцового контактирующего слоя резистора), "выдавливание" резистора, так как исключается его прижим 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 одноэвенныи еогласователем реально.удается понизить частоту спектра отраженного сигнала до значения 1-2 ГГц. Для. согласования до более . низких частот согласующее устройство въволняется иногьзвенным (двухтрехзвениым) с постоянныи увеличени-. ем значений индуктивной проволочки 5 и емкости согласующего устройства. Это позволяет согласовать тракт со саморони .активного элемента 2 в полосе частот 0,5-20 ГГц а неравномер; ностью не более 2,53, так как размеры первого звена легко выполняются менее четверти длины волны верхней граничной частоты спектра (на 20 ГГц ии)Установка активного элемента 2 от резистора 1 на расстоянии У, зависящем от ительности сфориироваилного фронта-% ф ь) позволяет.исключить влияние емкости С согласувяцего устройства через паразитнУю емкость СяяРезистоРа 1, так как теперь оно Ие йодключается параллельно собственной емкости активного элемента. В результате появляется возможность фориировать импульсы с дли 1 тельностью фронта до 50 пс.1123101 иг. Составитель В. Седей Техред 3:,Палий як,едактор П ректор В ППП "Патент", г.уагород, ул.Проект Фил каз 8154/43 ВНИИПИ по д 113035, Тираа 8 Государс елам иэоб Иосква, Звенногетений35, Ра Подписноеомитета СССРоткрытийкзя наб., д.4/5