Делитель напряжения Советский патент 1983 года по МПК H01P1/22 

Изобрет.ение относится к радиотенике, в частности к технике сверхвысоких частот, и может быть исползовано для ослабления и измерения высоковольтных импульсов субнано- секундного диапазона.

Известен делитель напряя-ения сигналов, передаваемых по коаксиальной линии, в котором высокоомньм плечом является волновое сопротивление непосредственно передающей коаксиальной линии, а низкоомное плечо выполнено в виде параллельно соединенных между собой резисторов включенных в разрыв внешнего проводника передающей коаксиальной, линии l .

Данный делитель напряжения позволяет регистрировать импульсы наносекундной длительности с коэффициентом деления, достигающим 1:100.

Недостатком указанного делителя является наличие паразитной индуктивности, в основном обусловленной выводами резисторов, что приводит к ограничению полосы пропускания, вьфажакщемуся в. искажении фронта и появлении колебаний на вершине импульса. Кроме того, из-за ограниченных габаритов делителя не всегда удается разместить необходимое количество резисторов и-обеспечить их эффективное охлаждение, что снижает допустимую измеряемуюмощность.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является делитель напряжения, содержащий коаксиальную лирию, в разрыв внешнего проводника которой включен резистор, вьтолненный в виде цилинра из металлической фольги з .

Известное устройство позволяет увеличивать коэффициент деления, измерять сигналы большей амплитуды а также измерять более короткие импульсы с фронтами в несколько наносекунд.

Недостатками устройства являютс изменение коэффициента деления с ростом частоты и невозможность регистрации импульсов с фронтом мене Одной наносекунды.

Цель изобретения - расширение рабочей полосы частот.

Поставленная цель достигается за .счет того, что в известном делителе 0 напряжения содержащем коаксиальную лйнию, в разрыв внешнего проводника которой включен резистор, выполненный в виде цилиндра из металлической фольги, в металлической фольге выпол- 5

нёны отве рстия, причем размеры отве Ястий и ргюстояния между ними, толщина фольги и диаметры внешнего и внутреннего проводников коаксиальной линии связсшы соотношениями

,D-сЗ ,

Р

Ь а- -7Г Ъ в 2 1

10 где D - диаметр внешнего проводника

коаксиальной линии; (5 - диаметр внутреннего проводника коаксиальной линии; а - размеры отверстий;

г - расстояние между отверстиями ;

Ъ - толщина фольги. Такое выполнение устройства позволяет расширить рабочую полосу частот вследствие того, что магнитное

0 поле импульса проникает через отверстия наружу и, следовательноJ ускоряется процесс диффузии магнитного поля и связанного с ним тока, текущего по фольге к наружной поверхности ци25 линдра. Поскольку граничная частота, делителя обратно пропорциональна времени диффузии магнитного поля с такой же частотой к наружной поверхности делителя, то с ускорением диффузии

0 поля рабочая полоса частот делителя растет. Минимальный характерный размер отверстий равен толщине фольги так как при меньших размерах магнитное поле слабо проникает через от5 верстие. Максимальный размер отверстий равен половине длины волны типа ТМ, поскольку для таких типов волн указанный делитель уже не работает. Расстояния между отверстиями

0 должны быть такими, чтобы магнитные поля от разных отверстий, перекрывались друг с другом, а поскольку магнитное поле за отверстием убывает на расстояниях, сопоста5 вимых с характерными размерами

отверстия, то на них накладываются те же ограничения.

На чертеже изображен делитель, 50 разрез. .

Делитель содержит внутренний проводник 1 коаксиальной линии, внешний проводник 2 коаксиальной линии, резистор в виде цилиндра 3, из металлической фольги, включенный

в разрыв внешнего проводника 2, отверстия 4, выполненные в цилиндре, выходные клеммы 5 и 6.

Соотноиления - между характерными размерами отверстий.а, расстоянием между ними Е , толщиной фольги Ь и диаметрами D внешнего ис внутреннего йроводНИКОВ коаксиальной линии.

Делитель работает следующим образом. 310580 Пусть по коаксиальной линии движется импульс наносекундной длительности, т.е. с широким спектром высоких частот. Как известно, при протекании высокочастотного тока происходит вытеснение его на поверх-5 ность проводника скин-эффект, причем глубина скинирования обратно пропорциональна корню квадратному из частоты сигнала. Поскольку известный. делитель конструктивно представля-tO ет собой часть внешнего проводника 2 коаксиальной линии, то и в нем будет проявляться скин-эффект, причем глубина скинирования для наносекундного диапазона длительностей су-15 щественно меньше толцины испольэуемых фольг. Вследствие того, что глубина скинирования уменьшается с ростом частрты, и так как измерительгалй прибор подключен к внешней поверхнос-20 ти цилиндра, то регистрируемый сигнал будет обеднен высокочастотными компонентами по сравнению с исходные. Поскольку процесс установления тока в глубине проводника (в данном слу-25 чае фольги) связан с диффузией магнитного поля вглубь металла, то для расширения широкополоености делителя необходимо ускорить процесс диффузии магнитного поля, к наружной поверх-,Q ности циливдра. Для этого в боковой поверхности цилиндра 3 сделаны отверстия 4, через которые магнитное поле (Проникает наружу, что дает возможт : ность высокочастотному току протекать 134 и по наружной поверхности проводника 2, который может быть зарегистриро- ван измерительным прибором (осциллографом). Минимальный размер отверстий 4 равен толщине фольги, так как „ри этом размере магнитное поле еще достаточно проника.ет . Максимальный размер отверстий 4 вен половине длины волнм типа ТМ, для которой распределение полей в коакснальной линии существенно отличается от широко используемого случая тЕМ - во11ны, и поэтому указанный деитель работать не будет. Расстояния между отверстиями 4 должны быть такими, чтобы магнитные поля от разных отверстий перекрывались. в известном устройстве делитель изготовлен из титановой фольги толщиной 50 мкм и представляет собой цилиндр диаметром 1,3 и длиной 3 см. Регистрируется импульс с амплитудо1Г напряжения 23 кВ, длительностью 20 но, фронте 0,3 но, и распространякщийся по коаксиальной линяй с волновым сопротивлением 75 Ом. При использовании известного делителя измерения величина фронта составляет ,нс. . Предлагаемеб делитель, изтотовленный из той з«е фольги с отверстиями диаметром от 1 до 3 мм, позволяет регистрировать импульсы с дли.тельностью фронта 0,5 не, что рас-. |ширяет рабочую полосу частот в 3 раза.

ДЕЛИТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ, содержащий коаксиальную линию, в раэрьт ОчУчУ Г чЧУчХ внешнего проводника которой вклю,чен резистор, выполненный в виде цилиндра из металлической фольги, отличающийся тем, что, с целью расширения рабочей полосы частот, в металлической фольге выполнены отверстия, причем размеры отверстий и расстояния меясду няни, толщина фольги и диаметры внешнего и внутреннего проводников коаксиальной линии связаны соотношенигаля ъ.о.., где Р - диаметр внешнего проводника коаксиальной линии) d - диаметр внутреннего проводника коаксиальной лянии; d- размеры отверстий Е - расстояние между отверсогиями, Ь - толщина фольги. ОчХХХУ сд 00 О о (Ф friii-r rilCTT XSNXXy, Ч J «