Согласующее устройство оконечных каскадов импульсных генераторов

Союз Советских Социалистических Республик(51) М Кл 2 Н ОЗК 3/02 Государственный комитет Совета Мннистров СССР по делам изобретенийн открытий(71) Заявитель П, П. Вершинин, М. И, Козлов и М, В. Паладий Днепродзержинский ордена Трудового Красного Знамени индустриальный институт им. М. И. Арсеничева(54) СОГЛАСУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО ОКОНЕЧНЪХ КАСКАДОВ ИМПУЛЪСНЪХ ГЕНЕРАТОРОВИзобретение относится к области импульсной техники и может найти применение при изготовлении наносекундных импульсных генераторов.Известны согласующие устройства оконечных каскадов импульсных генераторов, содержащих линии с распределенными параметрами, выполненные в виде активных поглощающих сопротивлений (1).Недостатком такого согласующего устройства являются трудности выполнения активных сопротивлений, особенно для наносекундного диапазона времени, в качестве которых применяют углеродистые, пленочные, металлопленочные и композиционные сопротивления, которые должны обладать малой паразитной индуктивность 1 о и емкостью и которые должны рассеивать большую мощность (в идеальном случае вся мощность бегущей волны поглощается согласованной нагрузкой), оставаясь при этом термически стабильными.Наиболее близкими по технической сущности к изобретению являются согласующие устройства оконечных каскадов импульсных генераторов, содержащие линии с распределенными параметрами, к выходу первой из которых подключена нагрузка (2). Недостатком таких устройств является необходимость линии большой длины, обладающей большими активными и диэлектрическими потерями.Для уменьшения коэффициента отраженияи расширения полосы пропускания в предла гаемом устройстве к точкам соединения нагрузкп и выхода первой линии с распределенными параметрами подключены две дополнительные линии, к концам одной из которых подключены две параллельно включенные ли нии одна из которых замкнута на конце, а кконцам другой дополнительной лшши подключены две последовательно соединенные линии, одна из которых замкнута на конце,Задача согласования заключается в устра пении отраженной волны. Исходя из этого,можно представить согласованную нагрузку в виде устройства, которое включают на конце линии и которое трансформируе падающую волну в две волны противоположной по лярности, которые, распространяясь от этогоустройства к генератору, уже не оказывают никакого влияния на нагрузку, требуемую по условиям работы и включенную между генератором и устройством.25 На фиг. 1 представлена принципиальнаяэлектрическая схема согласующего устройства при последовательном включении дополнительных согласующих линий; на фиг. 2 - принципиальная электрическая схема согла сующего устройства при параллельном вклю 5583781. При псреходе падающей волны с большого волнового сопрогивления на малое (например, при параллельном соединении линий 2, 4 и 5) возникают отраженная волна противоположной полярности с амплитудой, равной половине амплитуды падающей волны, преломленные волны, по амплитуде равные половине падающей волны, и преломленные волны, по амплитуде равные половине падающей волны и одинаковой полярности с ней.2. При переходе падающей волны с малого волнового сопротивления на большое (например, при последовательном соединении линий 3, б, 7) возникают отраженная волна, равная половине амплитуды падающей волны и одинаковой с ней полярности, и преломленные волны. В линии с большим волновым сопротивлением преломленная волна равна по амплитуде падающей волне и имеет одинаковую с ней полярность, а в линии с малым волновым сопротизлснием преломленная волна по амплитуде равна падающей волне и имеет противоположную полярность.Лальнейший процесс преломления и отражения волн представлен с применением этих правил на диаграммах (фиг. 3,1 - р). Во всех случаях на диаграммах фиг. 3 отраженные и преломленные волны одинаковой полярности и амплитуды, распространяющиеся в линии одновременно, изображены в виде одного прямоугольника. При построении последуюцтих диаграмм из предыдущих исключались волны, распространяющиеся в линии одновременно и имеющие равные амплитуды, но противоположную полярность. Как видно из диаграмм, до момента времени 1=12, в линию 1 периодически поступают симметричные преломленные волны равной амплитуды в /4, /8, 4/кь /зь но противоположной полярности, Вследствие симметричной структуры, эти волны не оказывают никакого влияния на нагрузку 8, требуемую по условиям работы, Только в интервале 121;(1(1314 в линию 1 поступает импульс с амплитудой % что составляет 1,5% от амплитуды первоначального импульса. Если учесть, что одновременно с преломлением и отражением волн в линиях 2, 3, 4, 5, б,7 происходит еще и затухание волн, то амплитуда импульса, поступающего в линию 1, будет составлять менее 1,5% и влиянием его на нагрузку 8 можно пренебречь.На фнг. 4,а - р приведены диаграммы, иллюстрирующие процессы преломления и отражения волн в линиях в различные интервалы времени для случая параллельного включения дополнительных согласующих линии. За время =0 принят момент времени, когда падающая волна в линии 1 достигает места разветвления,Из диаграмм фиг. 4,а - р видно, что как и при последовательном соединении линий 2 и 3 в линию 1 периодически поступают симметРичные преломленные волны равной амплиту Конструктивно линии с распрделеннымн параметрамн выполняют самим различным образом. Наиболес простыми по устройству являются полосковые линии, выполняемые нз полос проводящего материала, и коакспальные линии.Если выходная линия генератора выполнена в виде полосковой линии, то согласуюццле устройства по данному способу выполняют также на полосковых линиях.Линии с распределенными параметрами, с помощью которых осуществляют согласование, обладают широкой полосой пцопускания вплоть до нескольких Гигагерц. Поэтому однажды выполненное согласующее устройство может применяться для согласования линии, в которой распространяются импульсы различной длительности и скважности.Вся энергия падающей волны, не использованная полезной нагрузкой, рассеивается не только в линиях согласующего устройства, но и во всех проводниках и диэлектрике линии генератора, что позволяет использовать предложенный способ при согласовании особо могцных линий,Прн изготовлении согласующих устройств по данному способ. требуется небольшая длина линий 2 - 7. Длину этих линий выбирают одинаковой и равной по времени немного более половины длительности импульса,Особенно широкое применение предложенный способ может найти в наносекундной технике при согласовании линий, в которых распространяются импульсы длительностью 50 и мснее пзпосекнд. 40 45 50 5 д 6065 Согласующее устройство оконечных каскадов импульсных генераторов, содержащее линии с распределеннымп параметрами, к выходу первой из которых подключена нагрузка, отличающееся тем, что, с целью уменьшения коэффициента отражения и расширения полосы пропускания, к точкам сое. динения нагрузки и выхоча первой линии с распределенными параметрами подключены две дополнительные линии, к концам одной из которых подключены две параллельно включенные линии, одна из которых замкнута на конце, а к концам другои дополнительной 10 15 20 2 д 30 35 ды в /4, /з, 4/к, /з., но противоположной полярности н только в интервале 121,:(/( 131; в линию 1 поступает импульс отрицательной полярности с амплитудой /в; (1,5% от амплитуды первоначального импульса). Влиянием этого импульса на нагрузку 8 можно пренебречь.Таким образом, возможны два типа соединений линий 2 - 7, которые выполняют роль согласованной нагрузки, подключаются к выходной лпн 1 ш генератора н трансформируют падающие волны в парные волны противоположной полярности,Формула изобретения558378 7 линии подключены две последовательно соединенные линии, одна из которых замкнута на конце,Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 81. Г, Л, Месяц и др. Формирование наносекундных импульсов высокого напряжения, Энергия, 1970.2. Ф. Тишер. Техника измерения на сверх высоких частотах, пер. с немецкого. М,.1970 (прототип)./2 1/г /1 бб 1/З 2132 Ыб11 б 1 1 б 11" с21 ссСоставитель В. Назаров едактор И. Шейкин Техред М, Семенов Корректор О. Тюрина аказ 1161/17 Ид, 429 Тираж 1077 Подписи ЦНИИПИ Г рственного комитета Совета Министров СССРделам изобретений и открытий 11 Москва, Ж, Раужская наб., д, 4/5Типография, ир. Сапунова, 2