Генератор электрических колебаний Советский патент 1984 года по МПК H03B7/14 

00

Со

со

ГЕНЕРАТОР ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ КОЛЕБАНИЙ, содержащий последовательно соединенные TRAPATT-диод и конденсатор, которые включены между первым и вторым отрезками полосковой линии передачи, размещенными на диэлектрической подложке, и источник питания, подключенный одним выводом к конденсатору через резистор, при этом конец первого отрезка полосковой линия передачги является выходом генератора, отличающийся тем, что, с целью уменьшения длительности генерируемых импульсов, в него дополнит; тельно введены лазер со световодом и второй конденсатор, которые соединены последовательно и .включены на конце второго отрезка полосковой линии передачи, диэлектрическая подложка между TRAPATT-диодом и выходом генератора выполнена из светочувствительного полупроводникового материа9 ла и связана с лазером через световод, а другой вывод источника питания подключен к второму конденсатору в точке его соединения с лазером.

фуг. 11 Изобретение относится к радиотехнике и предназначено для использования в импульсной аппаратуре для гене рирования импульсов со сверхвысокой частотой повторения. Известен генератор электрических колебаний, содержащий Т АРАТТ-диод, подключенный к отрезку полосковой линии передачи, в конце которой размещена нагрузка, источник питания, сдединенный с ТКАРАТТ-диодом, в котором последовательно TRAPATT-диоду вкдйчен лазер, светоизлучающая часть которого соединена С1зетоводом с эмит тером ТЙАРАТТ-диода С1 J. днако известное устройство генерярует электрические колебания с бозиьшой длительностью импульсов напряжения. Наиболее близким к предлагаемому тю технической сущности является генератор электрических колебаний, содержйщий последовательно соединенные tRAPATT-диод и конденсатор, которые включены между первым и вторым отрез ками полосковой линии передачи, разьгещенными на диэлектрической подложке, и источник питания, подключенни одним выводом к конденсатору через резистор, при этом конец первого втрезка полосковой линии передачи является выходом устройства С 2 Л. Недостатком известного генератора электрических колебаний является большая длительность импульсов, полу Чйемая на нагрузке. Цель изобретения - уменьшение дли тельности генерируемых импульсов. Поставленная цель достигается тем, что в генератор электрических колебаний, содержащий последовательно соединенные TRAPATT-диод и конден сатор, которые включены между первым и вторым отрезками полосковой линии передачи, размещенными на диэлектрической подложке, и источник питания, подключенный одним выводом к конденсатору через резистор, при этом конец первого отрезка полосковой линии передачи является выходом генератора, дополнительно введены ла зер .со световодом и второй конденсатор, которые соединены последователь но и включены на конце второго отрез ка полосковой линии передачи, диэлектрическая подложка между ТЛАРАТТ и выходом генератора выполне на из светочувствительного полупро9водниКового материала и связана с лазером через световод, а другой вывод источника питания подключен к второму конденсатору в точке его соединения с лазером. На фиг. 1 представлена конструкция генератора электрических колебаний; на фиг. 2 - то же, электрическая схема; на фиг. 3 - временная диаграмма тока ( через лазер в установившемся режиме; на фиг. 4 временная диаграмма интенсивности (Фдаз ) Цветового потока лазера в плоскости включения светочувствительного полупроводникового материала; на фиг. 5 - временная диаграмма про-1 цодимости ( 6 (1ОЛ ) светочувствительного полупроводникового материала; на фиг. 6 - временная диаграмма напряжения на светочувствительном полупроводниковом материале; на фиг. 7 - временная диаграмма напряжения Оц на выходе генератора электрических колебаний. Генератор электрических колебаний (фиг. 1) содержит расположенные на диэлектрической подложке 1 первый отрезок 2 полосковой линии передачи и второй отрезок 3 полосковой линии передачи, имеющие заземление 4 на торцах диэлектрической подложки 1 и на ее свободной поверхности, TRAPATT-диод 5 и конденсатор 6, последовательно соединенные и размещенные между первым отрезком 2 и вторым отрезком 3 полоскобой линии передачи, на конце отрезка 2 расположены лазер 7 и второй конденсатор 8. Конец первого отрезка 2 является выходом 9 устройства, а диэлектрическая подложка 1 между TR ATT-диодом 5 и выходом 9 выполнена иэ светочувствительного полупроводникового материала 10, соединенного световодом 11 с лазером 7. В качестве источника питания использован генератор 12 импульсов, один вывод i oToporo соединен через резистор 13 с общей точкой .последовательной цепочки, состоящей из TRAPATT-диода 5 и конденсатора 6, а второй вывод генератора 12 импуль- сов подключен к второму конденсатору 8 в точке его соединения с лазером 7. Генератор электрических импульсов работает следуюощм образом. От генератора 12 импульсов импульс напряжения подается на TRAPATT-диод 5

и лазер 7. Часть генерируемого лазером 7 светового потока через световод 11 поступает на светочувствительный полупроводниковый, материал 10, при этом в нем возникают электронно-дырочные пары. При определенной интенсивности светового потока концентрация свободных носитедей становится достаточной для создания короткого замыкания в первом отрезке 2. При этом образуется резонатор, в котором начинается быстрое нарастание по амплитуде генерируемых TRAPATT-диодом 5 импульсов. Выход 9 в это время отключен от TRAPATT-диода 5. Импульсы, генерируемьте TRAPATTдиодон 5, распространяются в обе стороны, достигают лазера 7, где происходит модуляция интенсивности его светового потока. Из-за нелинейных свойств лазера 7 длительность световых импульсов Tf tj- t короче модулирующих электрических импульсов. Лазер начинает излучать, когда тЬк МЗ превьппает пороговое значение Зп(5в« Амплитуда импульсов тока, поступающих на лазер 7 от генератора 12 импульсов, после прохождения переходных процессов Уменьшается до величины, исключающей пробой лазера 7 импульсами от TRAPATT-диода 5. При этом световой поток лазера 7 становится чисто импульсным, а частота повторения световых импульсов совпадает с частотой повторения импульсов поступающих от TRAPATT-диода 5. Поэтому закорачивание первого отрезка 2 линии передачи происходит только в определенные промежутки времени , когда проводимость светочувствительного полупроводникового материала 10, созданная световьши импульсами, превьшает уровень проводимости Чэ , при котором происходит практически полное отражение электрических импульсов от светочувствительного полупроводникового материала 10 При этом длина световода 11 должна быть подобрана таким образом, чтобы поступление светового импульса на светбчувствительньй полупроводниковый материал 10 от лазера 7 перекрывалось по времени с поступлением электрического импульса от TRAPATT-. диода 5 в ту же плоскость. В зависимости от светочувствительного полупроводникового материала 10 длительность времени закорачивания может быть различной. Если время жизни носителей заряда значительно меньше длительности импульсов, поступающих

на светочувствительный полупроводниковый материал 10, то время закорачивания практически совпадает с длительностью оптического импульса Т , которая меньше длительности импульса от TRAPATT-диода 5. В том случае, когда вершины оптического и электрического импульсов совпадают по времени, на выход 9 проходит передняя и задняя часть электрического импульса

(пунктирные кривые на фиг. 7 и 8)

и получаются сдвоенные импульсы, длительность .которых в несколько раз меньше длительности импульсов TRAPATT-диода 5. Получение укороченных не сдвоенных импульсов возможно в том случае, если время жизни носителей заряда в светочувствительном полупроводниковом материале 10 больще длительности электрического импульса, или, при малом времени жизни носителей заряда, если начала электрического и оптического импульсов сдвинуты друг относительно друга на нужный промежуток времени

(сплошные кривые на фиг. 7 и 8). Этого можно достичь подбирая длину световода 11 и соотношение длин первого и второго отрезков 2 и 3.

Устройство может генерировать

5 укороченные одиночные и сдвоенные импульсы со сверхвысокой частотой повторения.

Кроме того, предлагаемый генератор электрических колебаний устойчив к самовозбуждению по цепям питания, так как второй конденсатор 6 подключен к ТРАРATI-диоду ,5 через параллельно соединенные между собой сопротивление выхода 9 (обычно 50 Ом)

5 и высокоомное сопротивление светочзгаствительного полупроводникового материала 10.

Сравнительные испытания показали, что по сравнению с известным предла0гаемый генератор электрических импульсов формирует более короткие импульсы (50 - 100 НС вместо 2 не у генератора типа Г-5-59) с увеличенной до 3-4 ГРц частотой повторения импуль5 сов. Эти импульсы могут быть одиночными и сдвоенными.

,

ПОр

ii 3

Ф(/г.З

Флоз1

ii 6

-ITULJJb

Кар

tft.,

Jb

Фиг.

Фиг.

фиг. 6

t/

fiA А А А Д

fV п