книги из ГПНТБ / Фролкин В.Т. Импульсная техника учебное пособие для радиотехнических факультетов высших учебных заведений

При рассмотрении воздействия линии задержки на внеш­ нюю цепь можно представить линию в виде устройства, которое после замыкания цепи ключом К обеспечивает размыкание этой цепи с задержкой р = 2Т.

Заряд короткозамкнутой линии. Блок-схема и форма колебаний для этого случая представлены на рис. 5. 4.

Рис. 5. 4. Форма колеба­ ний в короткозамкнутой линии задержки.

Процесс распространения фронта падающей волны напря­ жения после замыкания ключа К аналогичен рассмотрен­ ному выше. Отличие наступает в момент Т, когда падающая волна напряжения достигает замкнутых клемм 3—4. Поя­ вляется отраженная волна противоположной полярности, разряжающая элементы линии по пути движения к клем­ мам 1—2. В случае согласованной нагрузки на входных клеммах линии возникает импульс напряжения с амплиту­ дой 0,5 Е и длительностью т = 2Т.

Очевидно, что работу длинной линии в этом случае можно трактовать как короткое замыкание внешней цепи с задерж­ кой т.

220

Разряд разомкнутой линии. Третий способ использования линии задержки для формирования импульсов иллюстри­

Рис. 5. 5. Форма колебаний при разряде разомкнутой линии задержки.

Как видно из схемы, в начальном состоянии ключ К разомкнут и линия заряжена до напряжения источников пита­ ния Е. При замыкании ключа линия начинает разряжаться на нагрузку 7?н — р, что можно рассматривать как распро­ странение отрицательного перепада — 0,5 Е по направле­ нию к клеммам 3—4. Амплитуда отраженной от клемм 3—4

221

волны равна 0,5 Е, и при достижении,этой волной выходных клемм 1—2 нестационарные процессы в схеме прекращаются и линия полностью разряжается. Длительность импульса на нагрузке т = 27.

При размыкании ключа /(линия заряжается от источника Е через высокоомное сопротивление RR^ р с постоянной вре­ мени RiCc, где Сс — суммарная статическая емкость линии.

Сравнивая описанные выше три способа формирования импульсов, необходимо указать, что в последнем случае, при использовании линии задержки в качестве накопитель­ ного элемента, источник напряжения Е может быть срав­ нительно маломощным, в то время как в первых двух слу­ чаях мощность его должна быть достаточной для образова­ ния импульса амплитуды 0,5 Е на сравнительно низкоом­ ном сопротивлении Rw= р.

Однако время восстановления начального заряда линии

222

Рис. 5.7. Принципиальная схема генератора импульсов с применением короткозамкнутой линии задержки.

Сопротивления R2 и 7?3 предохраняют анодную и сеточ­ ную цепи тиратрона от повреждения недопустимо боль­ шими токами.

На рис. 5. 7 представлена схема генератора с использо­ ванием короткозамкнутой линии, соответствующая блоксхеме рис. 5. 4. Как видно из схемы, линия задержки помещена параллельно анодной нагрузке Яа = р пентода, который можно рассматривать как генератор прямоуголь­ ных импульсов тока, когда на управляющую сетку подается прямоугольное напряжение, амплитуда которого превышает раствор анодно-сеточной характеристики лампы.

223

Таким образом, каждый раз, при запирании или отпи­

длительностью 2Т. Влияние омического сопротивления г катушек самоиндукции линии будет сказываться на срезе

Рис. 5. 8. Принципиальная схема генератора серии импульсов с при­ менением короткозамкнутой линии задержки.

вершины импульса и на образовании небольшого перепада напряжения в аноде открытой лампы после разряда линии. Диод в цепи сетки фиксирует вершины прямоугольного напряжения на нулевом уровне.

На рис. 5. 8, а представлена схема генератора для полу­ чения серии импульсов. Импульсы, получающиеся в раз­ личных точках линии при подключении анода лампы к неко­ торой промежуточной точке А, иллюстрируются формой колебаний (рис. 5. 8, б).

224

5.4. ПРИМЕНЕНИЕ ЛИНИЙ ЗАДЕРЖКИ

ВРЕЛАКСАЦИОННЫХ ГЕНЕРАТОРАХ

Если линию задержки поместить вместо одного из элемен­ тов CRg времязадающей цепочки кипп-реле, то при надле­ жащем согласовании характеристического сопротивления линии длительность импульса кипп-реле будет определяться

Рис. 5. 9. Схемы кипп-реле с применением линий задержки.

удвоенным временем 2Т задержки линии и не будет зави­ сеть от остальных параметров схемы, в том числе и от питаю­ щих напряжений.

На рис. 5. 9 приведены схемы кипп-реле с кондуктивной и катодной связью с применением линий задержки. В схеме рис. 5. 9, а замкнутая накоротко линия включена вместо времязадающего сопротивления Rg. В течение времени 2Т после подачи пускового импульса лампа JR остается запер­ той за счет отрицательного перепада напряжения, выде­ ляющегося на волновом сопротивлении линии р. Через

В схеме рис. 5. 9, б разомкнутая линия, включенная вместо времязадающей емкости С, обеспечивает запирание Л2 на время 2Т удвоенного пробега волны в линии. После раз­ ряда линии ток, протекающий через сопротивление Rg, становится равным нулю, Л2 открывается и схема возвра­ щается в начальное состояние.

Существенным препятствием к применению обычных искусственных линий задержки в схемах рис. 5. 9 является

Рис. 5. 10. Схемы блокинг-генераторов с применением линий задержки.

требование сравнительно высокоомного волнового сопроти­ вления линий. Удовлетворительная работа схемы рис. 5. 9, а

для получения необходимой амплитуды импульсов на нагруз­ ках в 1—2 ком приходится применять весьма мощные лампы.

На рис. 5. 10 приведены схемы блокинг-генераторов с линиями задержки. Параметры этих схем, в частности индуктивность Ьы трансформатора и емкость С в цепи сетки схемы 5. 10, а, выбираются такими, чтобы блокинг-генера- тор в отсутствие линии задержки мог генерировать импульс длительностью т > 2Т.

В схеме рис. 5. 10, а короткозамкнутая линия задержки, обладающая сравнительно высоким (1000 ом) волновым сопротивлением и низким сопротивлением постоянному току, подключена к третьей, нагрузочной обмотке трансфор-

226

матора. Рассмотренное в предыдущей главе условие ба­ ланса токов zM = nia —ig —iK, справедливое для вер­ шины импульса после его возникновения, сохраняется лишь на время 2Т, пока линия не замыкается накоротко. При этом резко увеличивается эквивалентный ток нагрузки

иобрывается импульс блокинг-генератора.

Всхеме рис. 5. 10, б разомкнутая линия помещена в сеточ­ ную цепь блокинг-генератора. Возникающий импульс окан­ чивается при размыкании сеточной цепи по истечении вре­

мени перезаряда т = 2Т линии задержки.

В обоих случаях для удовлетворительной работы схемы волновое сопротивление линии должно быть приблизительно равно сопротивлению RgK при наличии сеточных токов гене­ ратора. Это весьма легко выполнить на практике. Поэтому схемы блокинг-генераторов с применением линий задержки применяются весьма широко.

5. 5. КОНСТРУКЦИИ И ВЫБОР ПАРАМЕТРОВ ЛИНИЙ ЗАДЕРЖКИ

Линии задержки с применением кабелей. Для формиро­ вания импульсов применяются линии задержки такого же типа, как и для передачи импульсов на согласованную нагрузку с заданной задержкой. Поскольку искажения формы как передаваемых с задержкой, так и формируемых импульсов определяются одними и теми же физическими процессами, то условия, определяющие выбор параметров этих линий, будут справедливы для обоих случаев. Следует помнить, однако, что линия определенной электрической длины', имеющая задержку Т мксек, при использовании ее в рассмотренных режимах формирования позволит полу­

диэлектрика. Скорость распространения электромагнит­

ТL0Cd

ивремя задержки на 1 м

где е — относительная электрическая проницаемость изо­ ляционного материала, Lo и Со — погонные индуктивность и емкость кабеля. Главными недостатками линий задержки

с применением обычного коаксиального кабеля являются низкие значения волнового сопротивления (р = 50—н 100 ом) и большая длина кабеля для получения необходимой задерж­ ки. Так, например, для получения задержки Т = 1 мксек длина кабеля с полиэтиленовой изоляцией (е = 2,25) соста­

вляет 200 м.

Для увеличения погонной индуктивности применяют кабель, у которого внутренний проводник представляет собой спираль, намотанную на гибкую трубку из изоляционного материала (рис. 5. 11). Внешний про­ водник представляет со­ бой оплетку из тонкой

d—-толщина диэлектрического заполнителя.

Время задержки То и волновое сопротивление р такого кабеля определяются следующими формулами:

Например, кабель диаметром Д = 4,76 мм имеет следующие

Недостатком кабелей со спиральным внутренним про­ водником является уменьшение волнового сопротивления р с ростом частоты, являющееся следствием уменьшения погонной индуктивности из-за несинфазности токов в сосед­ них витках на высоких частотах.

228

Формула, определяющая приближенную зависимость изменения индуктивности с частотой, имеет следующий вид:

где Lo — величина индуктивности на единицу длины на низ­ кой частоте,

г — радиус спирали,

X — длина волны в спирали, измеренная в аксиальном направлении.

В случае спиральных линий основным фактором, опре­ деляющим искажения формы импульсов, является нели­ нейность фазочастотной характеристики, вызванная опи­ санным эффектом несинфазности.

Можно поставить условие, чтобы полное изменение фазы для наиболее высокочастотной компоненты сигнала, вно­ симое всей линией, отличалось бы не более чем на 0,5 рад от изменения фазы в случае абсолютно линейной фазовой характеристики. В этом случае приближенная формула, определяющая наивысшую частоту (омакс спектра формируе­ мых импульсов, будет иметь следующий вид (см., напри­

Область применения таких кабелей также ограничена сравнительно небольшими (порядка нескольких микросе­ кунд) длительностями задержки из-за требуемой большой длины кабеля, что приводит к значительному ослаблению сигнала благодаря потерям в диэлектрике изоляции.

Линии задержки с применением LC-ячеек. В тех случаях,

когда сопротивления нагрузки или генератора содержат значительные емкостные составляющие, а также для умень­ шения диэлектрических потерь применяются линии с сосре­ доточенными параметрами LC.

Наиболее простая линия представлена на рис. 5. 12. Отсутствие искажений формы импульса достигается посто­ янством характеристических сопротивлений звеньев линии в полосе передаваемых частот, а также линейностью фазо­ вой характеристики.

На рис. 5. 13 представлены различные типы звеньев наиболее простой в конструктивном отношении линии с посто-

229