ФОРМИРОВАТЕЛЬ СВЕРХКОРОТКИХ ВИДЕОИМПУЛЬСОВ ПЕРЕМЕННОЙ ДЛИТЕЛЬНОСТИ

В настоящее время повышенный интерес вызывают радиотехнические комплексы, использующие сверхкороткие видеоимпульсы (СКИ), что существенно повышает информативность этих комплексов.
Одним из основных функциональных элементов этих комплексов является генератор СКИ.
Генераторы для формирования коротких видеоимпульсов могут быть разработаны только на конкретную, фиксированную, длительность импульса, что диктуется физикой работы генераторов на базе так называемых дрейфовых диодов с резким восстановлением (ДЦРВ). При этом для существенного изменения длительности импульса, например в 2 раза, требуется разработка нового генератора на основе новой элементной базы.
Таким образом, создание СКИ с регулируемой (или переменной) длительностью импульса представляется технически невозможным. Аналоги таких генераторов не известны.
Целью данной полезной модели является частичное решение этой задачи.
Косвенным прототипом предлагаемой модели можно считать лучевой коммутатор СВЧ мощности (смотри книгу А.В. Вайсблат «Коммутационные устройства СВЧ на полупроводниковых диодах». Издательство «Советское радио и связь», 1987, стр. 93, рис. 3.20).
В этой конструкции входной сигнал через один из диодов (при его запитке током от внешнего источника) может быть направлен в один из выходных каналов.
Если в этой конструкции наоборот СВЧ сигналы из выходных каналов через диоды подавать на вход, то устройство будет работать как сумматор мощностей каналов.
Аналогично, если вместо СВЧ сигнала будут использованы сверхкороткие видеоимпульсы, сдвинутые друг относительно друга во времени, то в основном канале произойдет сложение этих видеоимпульсов во времени, т.е. можно сформировать видеоимпульсы различной длительности.
Недостатком такого генератора является нестабильность работы, особенно когда импульсы отдельных каналов близки по длительности, т.е. близки по частотному спектру сигнала. Нестабильность работы обусловлена тем, что генераторы, импульсы которых необходимо сложить во времени, в данной конструкции электрически соединены параллельно в точке ввода сигналов в основной тракт, что и обуславливает их взаимное влияние друг на друга, и, как следствие, нестабильность выходного импульса по длительности и амплитуде.
Предлагаемая полезная модель позволяет устранить указанный недостаток.
б
б
Поставленная цель достигается тем, что формирователь сверхкоротких видеоимпульсов (СКИ), содержащий основной канал передачи и не менее двух вспомогательных каналов передачи, каждый из которых с одной стороны с помощью диодов подключен к основному каналу, а с другой стороны подключен к соответствующему генератору СКИ, отличается тем, что электрические расстояния  между точками подключения вспомогательных каналов в основной канал удовлетворяет соотношению:  где с - скорость света, а τ - длительность видеоимпульса в предшествующем по ходу мощности вспомогательном канале, при этом основной канал с одной стороны короткозамкнут, а с другой стороны нагружен на балластное сопротивление R, величина которого выбрана из соотношения R>>W, где W - волновое сопротивление тракта передачи.
Упрощенная конструкция формирователя импульсов согласно предлагаемой модели приведена на фиг. 1.
На фиг. 2 показан процесс формирования видеоимпульса переменной длительности.
1
2
3
1
2
3
б
б
Предлагаемая модель представляет собой отрезок полосковой (микрополосковой) линии передачи, содержащей основной канал 1-1 и три вспомогательных канала 2, 3, 4, каждый из которых с одной стороны с помощью быстродействующих диодов D, D, D подключен к основному каналу 1-1, а с другой стороны каждый из вспомогательных каналов подключен к генераторам сверхкоротких видеоимпульсов Г, Г, Г, при этом электрические расстояния  и  между точками подключения вспомогательных каналов в основной канал удовлетворяют соотношению  где  и  - длительность видеоимпульсов в каналах 2 и 3 соответственно, причем основной канал 1-1 с одной стороны короткозамкнут, а с другой стороны подключен к балластному сопротивлению R, величина которого R>>W.
Предлагаемая конструкция формирователя работает следующим образом.
1
1
ых1
1
вых1
От генератора Г видеоимпульс длительностью τ и амплитудой U через быстродействующий диод D поступает в основной тракт 1-1, при этом видеоимпульс частично идет прямо на выход, а другая его часть идет к короткому замыканию К.З., а затем, отражаясь от короткого замыкания и меняя при этом фазу на обратную, также поступает на выход. Таким образом на выходе образуется двуполярный импульс U, близкий к синусоидальному.
1
2
2
2
вх2
вых2
1
Со сдвигом по времени на величину длительности импульса τ первого канала через быстродействующий диод D поступает в основной канал 1-1 видеоимпульс длительностью τ от генератора Г второго канала с амплитудой U, который аналогично первому генератору образует на выходе импульс U близкий к синусоидальному, сдвинутый во времени относительно первого импульса на величину длительности импульса τ первого канала.
3
вх3
2
вых3
2
Аналогично, импульс от третьего генератора с длительностью τ и амплитудой U, сдвинутый по времени на величину длительности импульса τ второго канала, образует на выходе импульс U, сдвинутый по времени на величину длительности видеоимпульса τ второго канала.
Σ
1
2
3
Складываясь во времени, все три импульса образуют на выходе основного канала единый видеоимпульс с длительностью τ=τ+τ+τ.
Σ
Если все импульсы имеют одинаковую длительность, то τ=3τ.
Таким образом, имея один генератор с определенной длительностью τ, можно получить видеоимпульсы длительностями 2τ, 3τ и так далее, что очень существенно, так как освобождает от необходимости разработки отдельных генераторов на различные длительности импульса.
1
2
3
г1
г2
г3
Экспериментальная проверка предложенной полезной модели была проведена на макете формирователя видеоимпульсов, выполненного согласно фиг. 1. При этом в качестве генераторов Г, Г, Г были использованы сигналы от одного и того же генератора, сигналы от которого через делитель напряжения подавались на соответствующие входы U, U, U, при этом длительности видеоимпульсов всех трех генераторов были одинаковы
1
2
3
τ=τ=τ=τ=0,2 нс.
1
2
3
В качестве диодов D, D, D были использованы бескорпусные балочные кремниевые p-i-n диоды типа 2А547 с величиной последовательного сопротивления 2,5…3 Ом, емкостью структуры 0,1…0,2 пФ и обратным напряжением 80…100 В.
Формирователь обеспечил получение видеоимпульсов с длительностями 0,2, 0,4, 0,6 нс при амплитуде до 100 В.
Таким образом с помощью генератора с длительностью 0,2 нс дополнительно были сформированы импульсы с длительностями 0,4 нс и 0,6 нс.
Полученный результат является очень существенным, так как позволяет в случае необходимости формировать импульсы различной длительности, имея при этом только один генератор «заданных» импульсов.