Устройство для генерации видеоимпульсов Советский патент 1983 года по МПК H03K5/04 

Иэобрегение относится к радиотехник к технике генерирования видеоимггульсов длительностью короче одной наносеку.ндь к может быть использовано дан генерации импульсов управления в решстрирую щей аппаратуре, в ускорителях элементарных чаотиц и в качестве генератора эталонных импульсов заданной формы, Известны устройства, построенные на генераторах с разрядом накопителя, в которых емкость или разомкнутая линия медленно заряжаются от источник напряжения, затем через разрядник разряжается на нагрузку ClJ . Однако в указанных устройствах сра& нитепьно большая инерционность разрядников, вследствие чего длительность мш ного импульса не удайтся сделать короч 10-20 НС, Известно также устройство для генерач gwa видеоимпульсов, содержащее соединенные последовательно источник электронов, систему формирования и фокусировки электронного пучка, систему развертки и линию передачи с внешним и внутренним проводниками, выходным разъемом на одном и согласованной балластной нагрузкой на другом конце 12 Недостатком известного устройства, испсяьзуюшвго однородную линию передачи,, является сравнительно низкое значение КПД преобразования энергии электро ного пучка в энергию импульса, которого не может быть более 5О%. Это связано с тем, что электронный пучок возбуждает в линии две волны - одну, бегущую к выходному разъему, энергия которой используется, и другую, бегущую от выходного разъема, энергия которой теряется в балластной нагрузке. Цель изобретения - повышение КПД устройства. Поставленная цель достигается тем, чго в устройстве для генерации видеоимпульсов, содержащем соединенные последовательно источник электронов систему формирования и фокусировки эпе ровного пуска, систему развёртки и линию передачи с внешним и внутренним проводниками, выходным разъёмом на одном и согласованной балластной нагруз кой на другом конце, внутренний проводник линии передачи выполнен в виде коноида широкое основание которого подкл чено к выходному разъёму, узкое - к балластной наг{р1 зке, а образующая коноида определяется зависимосгью ((1/1() , ,Ы)-ю -внутренний диаметр внешнего проводника линии; 1 - полная длина линии, -выходное сопротивление лннии; -текущая координата относительно узкого основания коноида. Линия передачи делается неоднородной с переменным волновым сопротивлением (у) и произведением W(X)-COVl5t .(1) Волновое сопротивление линии для ТЕМ волны без дисперсии равно где С - погонная ёмкость; U - погонная индуктивность линии, О - фазовая скорость распространения волны, которая постоянна вдоль линии и равна скорости света, I YLC и, следовательно соотнощение (1) может быть записано в виде -- COMSt С-У. На фиг. 1 показана схема устройства для генерации ультракоротких видеоикщульсов; на фиг. 2 и 3 - сечения в начале и в конце линии соответственно. Устройство содержит последовательно соединенные источник 1 электронов, систему 2 формирования и (})окусировки электронного пучка, систему 3 развёртки и неоднородную линию 4 пе{)едачи с выходным разъёмам 5 на одном и согласован ой балластной нагрузкой 6 на другом конце. Неоднородная линия 4 передачи содержит внешний проводник 7 цилиндрической формы и внутренний проводник 8 в виде коноида. Внешний прэводник 7 , имеет постоянное сечение вдоль линии передачи, а внутренний - переменное се чение и, следсявательно, зазор между внутренним и внешниь проводниками также будет переменным Внутренний проводник 8 подсоединен широким основанием к выходному разъём 5, а узким - ,

3К

к балластной наг)зке G, которая может быть присоединена к линии разъём

Образующая коноида вн -тренного проводника 8 линии 4 передачи определяется зависимостью

(.-v)aciiee)(b/x;

r--0.T5-10

где WQ. - выходное содротивпение линии.

Устройство для генерации видеоим- пульсов работает следующим образом.

Электронный поток возбуждается в источнике 1 электронов, запуск которого осуществляется устройством синхрониaaipiH (на фиг.1 не показано). Далее

с помощью .системы 2 формирования и ф(жусировки формируется электронный пучок. Этот пучок сканируется с помощью системы 3 развёртки вдсяь неоднородной линии 4 передачи со ско- ростью, равной скорости волны в линии по напр)авлению к выходному разъёму 5 пинии передачи. При этом между внутренним проводником 8 и внешним проводником 7 линии 4 передачи возникает электромагнитная волна, бегущая от начала линии к её выходному 5, а обратная волна не возникает. Таким образом, на выходе линии (разъём 5) возникает видеоимпульс.Балластная нагрузка 6 поглощает электромагнитную волну, бегущую в обратном направлении, которая может возникнуть в реальной конст{7укции из-за различных неточностей.

Длительность выходного импульса при этом равна щирине электронного пятна .деленной на скорость света, а время генерации импульса - длине линии-L, делённой на скорость света. Выходной импульс может быть в сотни раз короче, чем время генерации, и тем самым импульсная мощность источника электронов может быть в сотни раз меньше мощности выходного импульса.

Ток эяектрюнного пучка i , напряжение источника электронов UQ размер электронного пятна должны быть связаны следующим соотношением

е X Uo

(Л.

(4)

- -

W R

- выходное сопротивление линии, при выполнении условий (1,4) в линии возбуждается только прян мой импульс длительностью /,С , обратного импульса и связанных с ним потерь не возникает, напряжение в импульсе равно напряжению источника электронов Ug I поэтому электроны отдают всю свою энергию на возбуждение импульса.

Как показывает анализ, ожидаемый КПД устройства составляет 8О-90%.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГЕНЕРАЦИИ ВИДЕОИМПУЛЬСОВ, содержащее соединенные последовательно источник электронов, систему формирования и фокусировки электронного пучка, систему развертки, и линию передачи с внешним и внугрюнним провоцниками, выходным разъемом на одном и согласованной балластной нагрузкой на другом конце, отличающееся тем, что, с целью увеличения КПД устройства, внутренний проводник линии передачи выполнен в виде коноида, щирокое основание которого подключено к выходному разъему, узкое - к балластной нагрузке, а образующая коноида И опрюделяется зависимостью ((и/х) Г 0,5 Т)-Ю где D - внутренний диаметр внешнего i проводника линии; L - полная длина линии; (Л N J. - выходное сопротивление линии, У - текущая координата относительС но узкого основания коноида. 4 сл 00 О5 а