Месяц Г.А. Импульсная энергетика и электроника

Подождите немного. Документ загружается.

680

Глава 31.

Генерирование

мощных пикосекундных импульсов

400 кВ и фронтом 1,5 не заряжал коаксиальную линию со сжатым до 40 атм азо-

том. Затем происходило обострение и укорочение при помощи разрядников в том

же газе. В качестве катода использовались металлические острия либо торцы тру-

бок из фольги. Это позволило сформировать электронный пучок с энергией

250*300 кэВ и током 2,5 кА при длительности импульса 0,2-й),4 не. Преимущест-

вами такого способа являются: простая конструкция вакуумного диода, возмож-

ность работы в плохом вакууме (~10~

Торр), а также высокая плотность эмиссион-

ного тока. В отличие от наносекундных ускорителей при таких длительностях им-

пульса можно получить ток в диоде, превышающий 1 кА без перекрытия плазмой

вакуумного промежутка уже при расстоянии анод-катод 0,1-И),2 мм и достигнуть

высоких значений плотности тока на аноде без применения специальных фокуси-

рующих устройств. В случае острийного катода средняя плотность тока на аноде

достигала > 1 МА/см

при диаметре пучка 0,2^-0,3 мм, а в центральной области

пучка плотность тока превышала 10 МА/см

[20].

Следует отметить специфику вакуумных диодов при работе в пикосекундном

диапазоне, заключающуюся в том, что емкость системы анод-катод С

должна

быть малой, чтобы не нагружать генератор током смещения через диод, т.е. удовле-

творять условию С

< *ф/2, где 2 - выходное сопротивление генератора. В частно-

сти, для 2- 30 Ом требуемая величина С

< 1 пФ [11]. Это условие создает допол-

нительные трудности при проектировании вакуумных диодов, особенно при выбо-

ре конструкции катодов. Позже этот метод получения пикосекундных электронных

пучков использовался для энергий электронов вплоть до

МэВ [21].

В [22] разработан компактный пикосекундный ускоритель электронов на базе

генератора «РАДАН-303» при токе до 1 кА, энергии электронов до 250 кэВ и дли-

тельности импульса до 0,3 не. Вся система укорочения импульса была такой же,

как в [11], т.е. с использованием слайсера. Между слайсером и диодом устанавли-

валась ступенчатая линия для согласования генератора с диодом. Ускоритель ис-

пользовался для получения пикосекундных электронных пучков в коаксиальном

диоде с магнитной изоляцией (КДМИ). Графитовый трубчатый катод диаметром

4 мм находился в области однородного магнитного поля (10-20 кЭ), создаваемого

импульсным соленоидом. В поле этого же соленоида была расположена дрейфовая

камера диаметром 10 м и длиной 30 см, отделенная от катода коллиматором. Меняя

коллиматор, можно было на порядок уменьшать ток пучка, оставляя неизменной

амплитуду ускоряющего импульса и геометрию КДМИ. Остаточное давление в

дрейфовой камере составляло -Ю'МО

-4

Торр. Поперечная структура пикосекунд-

ного пучка фиксировалась за один импульс по отпечаткам на дозиметрической

пленке, которая устанавливалась на подвижном коллекторе в различных точках

дрейфовой камеры.

Этот ускоритель (рис. 11) предоставил уникальную возможность впервые экс-

периментально исследовать индуцированное излучение единичного плотного элек-

тронного сгустка в СВЧ-диапазоне: классический аналог известного в квантовой

электронике эффекта сверхизлучения (СИ) [23]. В теоретических исследованиях

[24] было показано, что в микроволновом диапазоне сверхизлучение может иметь

место в сгустке электронов, осциллирующих в ондуляторе, вращающихся в одно-

родном магнитном поле (циклотронное СИ). Аналогичные эффекты должны иметь

§31.4

Пикосекундные электронные пучки,

СВЧ и

рентгеновские импульсы

681

Рис.

31.11. Схема

сильноточного пикосекундного электронного ускорителя

место также при черенковском механизме взаимодействия короткого электронного

сгустка с медленными волнами гофрированных металлических резонаторов и ди-

электрических замедляющих систем.

Для экспериментальной проверки эффекта СИ фактически требовалось в ре-

альном масштабе времени наблюдать «предысторию» и начальные стадии пере-

ходных процессов хорошо известных релятивистских СВЧ-приборов: мазеров на

циклотронном разряде, ламп обратной волны, черенковских мазеров. Наблюде-

ния выполнялись в условиях, когда обратная связь отсутствовала: пространст-

венная длина электронного сгустка на входе приборов (5-7 см) не превышала

или была значительно меньше длины пространства взаимодействия (10-30 см)

[25]. Необходимое временное разрешение при наблюдении СИ обеспечивалось

специально разработанным для этих целей СВЧ-датчиком с переходной характе-

ристикой < 200 пс.

Доказательством индуцированной природы регистрировавшегося излучения

являлся характер зависимости пиковой мощности от длины взаимодействия

(рис. 12). Указанная мощность росла по экспоненциальному закону. Если предпо-

ложить, что наблюдаемое излучение обусловлено не процессом автофазировки

1,0

0,8

1 0,6

0,4

0,2

0 4 8 12 16 20 24 28 30

2 [см]

Рис. 31.12. Зависимость пиковой мощности импульса циклотронного сверхизлучения элек-

тронного сгустка от длины (времени) высвечивания для двух значений тока. Ведущее маг-

нитное поле

кЭ

682

Глава 31. Генерирование мощных пикосекундных импульсов

(особенность СИ), а наличием достаточно сильной начальной модуляции электро-

нов по фазам циклотронного вращения - спонтанным излучением, то зависимость

(рис. 12) должна расти не быстрее, чем корень из длины. Итак, была показана

принципиальная возможность генерирования электромагнитных импульсов, содер-

жащих всего несколько периодов СВЧ-колебаний.

Для лампы обратной волны, работающей в режиме СИ, была продемонстриро-

вана возможность значительного превышения пиковой мощности излучения не

только над уровнем стационарной генерации, но и по сравнению с мощностью

электронного пучка [26]. Этот эффект имеет ряд аналогий с компрессией мощно-

сти в импульсных системах. Он не противоречит закону сохранения энергии, по-

скольку ее передача происходит от электронов к электромагнитной волне в распре-

деленном режиме: при встречном движении пространственно-короткого форми-

руемого пакета излучения и более протяженного потока электронов.

Наряду с теоретическим и экспериментальным изучением фундаментальных

свойств СИ электронных потоков, генерирование ультракоротких импульсов

представляет большой практический интерес. Например, из-за предельно малых

длительностей процессов генерации резко снижаются требования к электриче-

ской пробивной прочности как электродинамических вакуумных систем СВЧ

прибора, так и других его компонент. В результате появляется возможность су-

щественно повысить стабильность генерации, в том числе и в режимах с боль-

шой частотой повторения импульсов. Такие разработки уже привели к созданию

источника СИ диапазона 38 ГГц, обеспечивающего пакетное (~1 с) генерирова-

ние пикосекундных СВЧ импульсов мощностью 200-300 МВт с частотой повто-

рения до 3,5 кГц [26]. Для этого использовалась схема получения первичного им-

пульса на основе полупроводникового 808-генератора с магнитной компрессией,

показанного на рис. 10.

В [27] были испытаны источники пикосекундных рентгеновских импульсов сле-

дующей конструкции. Генератор пикосекундных импульсов, разработанный в [11],

подсоединялся к серийному полиэтиленовому кабелю серии РК с диаметром внеш-

него проводника 1,5^-7 мм, а на конце кабеля устанавливалась рентгеновская трубка.

Амплитуда напряжения генератора составляла 220 кВ, длительность импульса

0,5 не, волновое сопротивление 30 Ом. Катодом рентгеновской трубки служила жила

кабеля, а анодом вольфрамовая пластина (рис. 13). Для измерения энергии электро-

нов в трубке вместо анода устанавливалась щелевая диафрагма. Вырезанный ею

электронный пучок отклонялся магнитным полем и попадал на люминесцирующий

экран, на котором высвечивались изображения щели, соответствующие основному и

отраженным импульсам, смещенные пропорционально энергиям электронов. Специ-

альных мер для подавления отраженных импульсов не предпринималось, что обу-

словило наиболее тяжелый режим работы кабелей. Источниками отражения явля-

лись несогласованный переход генератор-кабель и сама рентгеновская трубка. Экс-

позиционная доза рентгеновского излучения измерялась термолюминесцентным

дозиметром. Результаты измерения напряжения на трубке и доз, усредненные по 50

импульсам на расстоянии 1 см от анода, представлены в таблице 1, в которой даны

параметры пикосекундных рентгеновских импульсов.

§31.4

Пикосекундные электронные пучки, СВЧ

рентгеновские импульсы

683

с1

[мм]

Рис. 31.13. Зависимость экспозиционной дозы рентгеновской трубки В от зазора анод-

катод

<1.

Вверху -

схема

измерения: К -

катод,

А -

анод,

Т -

дозиметр, / = 1

см

Таблица 31.1.

Параметры пикосекундных рентгеновских импульсов

Тип кабеля

Затухание на

частоте

ГГц, дб/м

Длина, см

Напряжение

на диоде,

кВ

Доза

за

импульс, мР

РК-75-1, 5-11

1,2

50 45

0,55

РК-50-2-11

0,8

50 56

0,64

РК-75-4-11

0,4 50 78

5,65

0,4 80 63 -

РК-75-7-11

0,21 50

124 15,2

0,21 150 123

Без кабеля

220

64,2

Из рис. 13 видно, что для трубки, подключенной непосредственно к генератору,

максимальные дозы за импульс соответствуют расстоянию анод-катод 0,2-0,5 мм.

Результаты измерения показывают, что с уменьшением диаметра кабеля напряже-

ние на трубке падает примерно в соответствии с изменением затухания на высоких

частотах. При испытании отрезков кабеля разной длины обнаружено, что при диа-

метре менее 4 мм преобладает затухание в самом кабеле, а при увеличении диа-

метра до 7 мм основную долю составляет затухание в использованной конструк-

ции перехода кабель-генератор.

Кабели диаметром 1,5 и 2 мм пробивались после первых 3-10 импульсов, что

фиксировалось по исчезновению отраженных импульсов на экране. Пробоя оди-

ночного кабеля диаметром 4 мм и более не наблюдалось за весь цикл испытаний

(800-1000 импульсов). Уменьшение амплитуды импульса до 100 кВ позволяет по-

лучать на кабеле диаметром 7 мм число импульсов более 10

. Результаты не зави-

сели от изменения давления в трубке в диапазоне 10

-1

-10~

Торр.

684 Глава

31. Генерирование

мощных

пикосекундных импульсов

Величины измеренных экспозиционных доз позволяют предполагать, что такие

системы могут оказаться пригодными для практического использования, например

в медицине, особенно при повышенной частоте следования импульсов. Следует

отметить, что вследствие уменьшения напряжения в отраженных импульсах их

вклад в общую дозу невелик, поэтому исключение отражений должно повысить

надежность работы кабелей, мало сказываясь на характеристиках трубки.

Таким образом, использование высоковольтных пикосекундных импульсов

делает возможным создание миниатюрных рентгеновских трубок, питаемых че-

рез отрезки коаксиального кабеля относительно небольшого диаметра и длиной

порядка 1 м.

Литература к главе 31

РШсНег

КС. 1три1зе Вгеакёо^п т *Ье 10~

зес Кап§е

оГ А\т аХ

АйпозрЬепс Ргеззиге //

РЬуз. Кеу. 1949. Уо1. 76, N10. Р. 1501-1511.

2. Месяц

Г.А.

Генерирование мощных наносекундных импульсов. М.: Сов. радио, 1974.

3. МсВопаЫ И.Е,

Вептп%

С.У., Впеп( 8.3 8иЬпапозесопё Шзейте МиШкПоуоЬ Ри1зе Оеп-

егаЮг //

Кеу. 8сь1пз1гиш. 1965. Уо1. 36, N 4. Р. 504-506.

4. Моругин Л.А., Глебович Г.В. Наносекундная импульсная техника. М.: Сов. радио, 1964.

5. Воробьев Г.А., Месяц Г.А. Техника формирования высоковольтных наносекундных

импульсов. М.: Госатомиздат, 1963.

Бабалин А.И., Родичкин В.А., Русакова Г.Я., Тимонин А.М.

Наносекундный разрядник

твер-

дым

диэлектриком,

поджигаемый лучом

ОКГ

ЖТФ. 1971. Т. 41, вып. 8. С. 1675-1677.

8сНе1еу М.Уа., Шскагй&оп

М.С.,

А1соскА.З.

Орегайоп

оп

а Опё-8Ьийегеё 1ша§е СопуеЛег

ТиЬе т

*Ье

Рюозесопё Ке§юп

Кеу. 8с1.1пз*гит. 1972. Уо1. 43, N 12. Р. 1819-1829.

8. Месяц Г.А., Шпак В.Г. Генерирование мощных субнаносекундных импульсов // ПТЭ.

1978.

№6. С. 5-18.

МезуаГз

С.А., КиЫп 8.К, ЗНрак КО.,

Уа1ап<Ип

М.1. Оепегайоп оГ НщЬ-Ро\уег 8иЬ-

папозесопё Ри1зез // Ш&а-^ёеЬапё, 8ЬоП-Ри1зе Е1есЦ

оша§пейсз / Её. Ьу Е. Неутап,

B. Мапёе1Ьаит, апё I. 8Ы1оЬ. БогёгесЫ: Юи^ег: Р1епит ргезз, 1998.

10. Глебович Г.В., Ковалев ИП. Широкополосные линии передачи импульсных сигналов.

М.: Сов. радио, 1973.

11. Ковалъчук Б.М., Месяц Г.А., Шпак В.Г. Генератор высоковольтных субнаносекундных

электронных пучков

ПТЭ. 1976.

№

6. С. 73-75.

12. Месяц Г.А. Получение и применение мощных наносекундных импульсов // Вестн. АН

СССР. 1979.

№

2. С. 37-46.

13.

Ковалъчук

Б.М., Кремнев В.В.,

Месяц Г.А.

Лавинный разряд

газе и генерирование нано-

и субнаносекундных импульсов большого тока // ДАН СССР. 1970. Т. 191, № 1.

C. 76-78.

14.

РШсНег

КС. Ргоёисйоп апё Меазигетеп* оШЬгаЫ§Ь 8рееё 1три1зез

Кеу. 8с1.1пз1гит.

1949. Уо1. 20,

12. Р.

861.

15. НеагйН. 20-КПОУОЬ

Бека-РипсИоп СепегаЮг // 1Ь1ё. 1954.

УЫ.

25, N

16.

Ковалъчук

Б.М., Месяц

Г.А.

Генератор импульсов большого тока субнаносекундной дли-

тельности

ПТЭ. 1970.

№

5. С. 102-105.

17.

Ковалъчук

Б.М. Генератор наносекундных импульсов тока для питания полупроводни-

ковых квантовых генераторов

ПТЭ. 1968.

№

4. С. 116-119.

18. Яландин М.И.,

Любутпин

С.К, Рукин С.Н. и др. Генерирование высоковольтных субна-

носекундных импульсов с пиковой мощностью до 300 МВт и частотой повторения

2 кГц

Письма

ЖТФ. 2001. Т. 27, вып. 1. С. 81-88.

Литература к главе 29 685

19.

Тучкевич

В.М., Грехов КВ. Новые принципы коммутации больших мощностей полупро-

водниковыми приборами. Л.: Наука, 1988.

20. Месяц Г.А., Шпак В.Г. О свойствах мощных субнаносекундных электронных пучков //

Письма

ЖТФ. 1977. Т. 3, вып. 14. С. 708-712.

21. Желтое К.А. Пикосекундные сильноточные электронные ускорители. М.: Энергоатом-

издат, 1991.

22. МезуаК С.А., 8Нрак КС.,

8ИипаИоу

8.А.,

Уа1ап<Нп М.1.

Безк-Тор 8иЪпапозесопё Ри1зег

КезеагсЬ, Веуе1оршет апё АррИсайопз // Ргос. оГ 8Р1Е 1п1егп. 8утр.: 1п1епзе Мюго^ауе

Ри1зез.

Ьоз Ап§е1ез,

1994. Р. 286-290.

23. Котег К.Н., Игске К.Н. ТесЬтцие Гог Ш§Ь-Кезо1и1юп Мюго^ауе 8рес*гозсору //

РЬуз. Кеу. 1955. Уо1. 99, N 2. Р. 532-539.

24.

СтзЬиг§

N.8.,

ЫоуогНИоуа Уи.

8ег§ееч А.8.

8иреггасНапсе оГЕпзетЫез

оГ С1аззюа1

Е1ес-

йоп-ОзсШаЮгз аз МеЙюё Гог Оепегайоп оГ

Ш^газЬой

Е1есй*ота§пейс Ри1зез // Ыис1. 1п-

зйпт. апё

Ме*Ь.

т РЬуз. Кез. А. 1994. V. 341. Р. 230-233.

25. Гинзбург Н.С., Зотова КВ., Коноплев КВ.

др. Экспериментальное наблюдение эффек-

та циклотронного сверхизлучения

Письма

ЖЭТФ. 1996. Т. 63, вып. 5. С. 322-326.

26.

Гришин

Д.М, Губанов В.П., Коровин С.Д. и др. Генерирование мощных субнаносекунд-

ных СВЧ импульсов диапазона 38 ГГц с частотой повторения до 3,5 кГц // Письма в

ЖТФ. 2002. Т. 28, вып. 19. С. 24-31.

27. Комяк Н.К, Месяц Г.А., Шпак

В.Г.,

Цукерман В.А. Получение мощных субнаносекунд-

ных рентгеновских импульсов

Там же. 1979. Т. 5, вып. 15. С. 901-904.

Глава 30

ГЕНЕРИРОВАНИЕ ИМПУЛЬСОВ

СВЕРХШИРОКОПОЛОСНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

§ 32.1 Общие сведения

Как мы уже говорили в двух предыдущих главах, для генерирования мощных

импульсов электромагнитного излучения миллиметрового, сантиметрового и де-

циметрового диапазонов длительностью 10~

-И0~

с широко используются уст-

ройства с сильноточными ускорителями релятивистских электронных пучков (РЭП).

Их основными элементами являются генераторы высоковольтных импульсов на-

пряжения нано- или пикосекундной длительности. Эти импульсы передаются по

коаксиальной линии в виде ТЕМ волны в ускорительную трубку электронного

СВЧ-генератора. Общая эффективность последовательного преобразования энер-

гии в цепи «генератор-РЭП-СВЧ-излучение» обычно невелика и в зависимости от

длины волны излучения достигает от единиц до десятков процентов.

В то же время энергия ТЕМ волны высоковольтного импульсного генератора

может быть преобразована в электромагнитное излучение без использования РЭП

как промежуточного звена, т.е. прямым излучением электромагнитного импульса с

помощью сверхширокополосной (СШП) антенны [1-3]. Характеристики такого

излучения, конечно, существенно отличаются по свойствам от импульса излучения

аналогичной длительности с СВЧ-заполнением и зависят от длительности импуль-

са Ширина спектра частот А/ в данном случае может быть достаточно боль-

шой. Она определяется из формулы:

(32.1)

где /

- верхняя, а /

- нижняя граничные частоты спектра импульса. Величины

и /

, а следовательно, и А/ зависят от длительности импульса /

и его фронта

/ф. Согласно формуле (1.7) /

«0,4//

. Усредненная эмпирическая зависимость

между полосой спектра частот А/

параметрами импульса и приведена на

рис. 1 для многих форм импульса [4]. При длительности импульсов 10~

-И0~

величина А/ лежит

диапазоне частот 1-10 ГГц.

30.1 Общие сведения

63 5

Рис. 32.1. Усредненная зависимость между полосой спектра частот А/

параметрами им-

пульса и Гф для многих

форм

импульса

Мощные СШП генераторы используются в основном для двух целей: радиоло-

кации и воздействия на радиоэлектронные устройства с целью их испытания или

нарушения нормальной работы. Приведем критерии, по которым излучение делит-

ся на три диапазона. Основой классификации является относительная полоса час-

тот спектра излученного импульса, определяемая как [1]:

Л= ^ . (32,2)

* /в +/н

В соответствии с принятой в настоящее время классификацией

г| < 0,01 - узкополосное излучение,

0,01 < г| < 0,25 - широкополосное излучение,

г| > 0,25 - сверхширокополосное излучение.

Согласно этой классификации излучение, генерируемое при возбуждении антенн

короткими импульсами напряжения без высокочастотного заполнения (несущей

частоты), является сверхширокополосным, и именно оно рассматривается ниже.

Схема источника импульсов СШП излучения приведена на рис. 2. Импульс на-

пряжения (тока) через фидер поступает на вход антенны, где происходит прямое

преобразование импульса в энергию электромагнитного излучения. Простота и

эффективность источников импульсов СШП излучения, связанная с отсутствием

промежуточных носителей энергии, каким является сильноточный релятивистский

электронный пучок в генераторах микроволнового излучения, делает их привлека-

тельными для решения различных прикладных задач. Как правило, в источниках

Рис. 32.2. Схема источника импульсов СШП излучения: 1 - генератор импульсов напряже-

ния, 2 - фидер, 3 - антенна

688

Глава 32. Генерирование импульсов сверхширокополосного излучения

СШП излучения используется согласованный режим, при котором волновое сопро-

тивление генератора 2

0Г

равно волновому сопротивлению фидера 2

0ф

и пример-

но равно реальной части импеданса антенны 2

Излучение СШП импульсов имеет ряд особенностей, главной из которых явля-

ется то, что форма излученного СШП импульса не совпадает с формой импульса,

поданного на вход антенны. Покажем это на примере излучения электрического

диполя Герца под действием тока /(/) [2]. Выражения для напряженностей элек-

трического и магнитного поля имеют следующий вид:

»т-

4 пс

1 а [?*{?*3)]

( с 3(Зг)

г Л зг

и**

4яс^г

(Лг

) 8Г

(32.3)

(32.4)

Здесь 2

- волновое сопротивление свободного пространства, с - скорость света,

I = /(/-г/с) - значение тока в диполе /(/), взятое в момент времени с запаздыва-

нием г/с, г - вектор положения точки наблюдения, ? - вектор диполя, опреде-

ляющий его ориентацию и длину, г = |г |, $ = |?|.

Как видно из выражений (3) и (4), изменение во времени компонент электриче-

ского и магнитного поля различно и сложным образом зависит от изменения тока

диполя. В дальней зоне слагаемые, зависящие от г как 1 /г, преобладают, компо-

ненты полей изменяются одинаково и пропорциональны первой производной от

тока диполя. Для произвольной антенны форма излученного электромагнитного

импульса в дальней зоне будет более сложно зависеть от изменения тока в ней.

Другим фактором, влияющим на искажение излученного импульса, является

конечность полосы пропускания антенны. Антенну можно представить как фильтр

высоких частот. Низкие частоты отражаются от входа антенны. Отсутствие поля на

нулевой частоте в дальней зоне для излученного импульса соответствует выполне-

нию условия равновесности:

оо

\е(№

= 0. (32.5)

Если полоса пропускания антенны, в которой амплитудно-частотная характе-

ристика постоянна, а фазочастотная характеристика является линейной функцией

частоты, уже, чем полоса частот, занимаемая спектром импульса генератора, неиз-

бежно искажение формы импульса тока, возбуждающего излучатель, и соответст-

венно излученного импульса. Отсюда следует, что для уменьшения искажения

формы излученного импульса необходимо использовать импульсы тока, удовле-

творяющие условию равновесности (5) и имеющие спектр, основная доля энергии

которого сосредоточена в полосе частот, соответствующей полосе пропускания

антенны.

Эффективность излучения электромагнитного импульса по энергии, опреде-

ляемая как отношение излученной энергии к энергии импульса генератора, пода-

ваемого на вход антенны зависит не только от свойств излучателя, но и от

формы возбуждающего импульса. Дело в том, что реальные антенны могут быть

$ 32.2 Схемы для

генерирования биполярных импульсов

689

согласованы с фидером в ограниченной полосе частот. Если полоса согласования

меньше полосы частот, занимаемой спектром импульса тока, то часть энергии им-

пульса будет отражаться от входа антенны. Поскольку максимум спектра для мо-

нополярного импульса тока находится вблизи нулевой частоты, эффективность

излучения такого импульса будет существенно меньше, чем биполярного импуль-

са. В связи с вышесказанным биполярные импульсы тока, удовлетворяющие усло-

вию равновесности, являются наиболее привлекательными для реализации высо-

коэффективных источников СШП излучения.

§ 32.2 Схемы для генерирования биполярных импульсов

При создании мощных источников СШП излучения радиочастотного диапазона

особый интерес представляют генераторы высоковольтных биполярных импуль-

сов. Такие питающие видеоимпульсы, похожие по форме на один период синусои-

ды, при излучении с помощью антенн энергетически более выгодны из-за особен-

ности их спектра, максимум которого сдвинут в область высоких частот. При

уменьшении низкочастотной компоненты спектра передаваемого импульса обеспе-

чивается лучшее согласование перехода от высоковольтного генератора к антенне.

Тем самым снижается уровень отражений, ухудшающих электрическую прочность

переходов, для которых обеспечение необходимой широкополосности требует ис-

пользования минимальных поперечных сечений.

В качестве источников биполярных импульсов используют пассивные и актив-

ные генераторы. В пассивных генераторах биполярный импульс формируется при

помощи только свойств длинных линий. В активных генераторах кроме длинных

линий используются также замыкающие коммутаторы. Один из простейших спо-

собов формирования биполярных импульсов основан на применении короткозамк-

нутого отрезка коаксиальной или полосковой линии (КЗ-шлейфа). Схема такого

устройства показана на рис. 31.6. Для формирования высоковольтных импульсов,

как с конструктивной точки зрения, так и из-за необходимости обеспечения доста-

точной электрической прочности, предпочтительно использование коаксиальной

линии, включенной по Т-образной схеме в рассечку выходного коаксиального

тракта генератора униполярных импульсов. Рассмотрим работу данного генератора.

Униполярный импульс 0

{

с длительностью генерируемый внешним гене-

ратором, передается по линии Л\ к точке параллельного соединения линий Л

иЛ

Стрелка над II

означает направление движения импульса: прямое или обратное.

Линия Л

(собственно шлейф) замкнута накоротко на конце и имеет коэффициент

отражения, равный -1. Длина шлейфа (1

) определяется по формуле:

(32.6)

2л/б

Преобразователь работает следующим образом. Исходный импульс 0

{

трансфор-

мируется в точке соединения линий Л\

и Л

с коэффициентом амплитудного

преобразования Г

. Таким образом, равные по амплитуде импульсы 0

и Щ

направляются в линии Л

иЛ

=е;=е

. (зг.7)

44. Месяц Г А.