Способ преобразования и усиления электромагнитного излучения и устройство для его осуществления Советский патент 1984 года по МПК H03F9/02 

Изобретение относится к области преобразования электромагнитного излучения и может быть использовано для измерения, преобразования и усиления сигналов электромагнитного излучения. Известен способ преобразования и усиления сигналов электромагнитног излучения, по которому фототоком фотодиодной полупроводниковой структ ры воздействуют на состояние другой полупроводниковой структуры, в помощью которой изменяют состояние среды обладающей магнитным гистерезисом и этой средой управляют электрической энергией независимого источника напряжения lj . Недостатком этого способа является многоступенчатость преобразования и как следствие низкая параметрическая и структурная надежность. Устройство, реализующее этот способ, содержит фотодиод, транзистор, диод, обмотку размещенную на магнито проводе, источник переменного напряжения и нагрузку, соединенные так, что к обмотке присоединений последовательно диод, источник переменного напряжения и нагрузка, к аноду диода присоединен коллектор транзистора к катоду база транзистора, а между эмиттером и базой транзистора включе упомянутый фотодиод, создаюп| й управ ляющий ток эмиттера при воздействии на фотодиод электромагнитного излучения DJ Наиболее близким к предлагаемому способу является способ преобразования и усиления сигнала светового диа пазона, при котором подают излучение на фотодиодную полупроводниковзпо структуру и напряжение для изменения и управления состоянием магнитной гистерезиснрй среды. Устройство для осуществления способа содержит полупроводниковый диод источник переменного напряжения, нагрузку и обмотку, размещенную на магнитопроводе с гистерезисной характеристикой намагничивания 2 , Однако устройство и способ имеют многоступенчатое преобразование и недостаточную структурную надежность Цель изобретения - повышение надежности, упрощение и расширение функциональных возможностей преобразования электромагнитного излучения 42 Эта цель достигается тем, что на фотодиодную полупроводниковую структуру подают переменное напряжение, и изменение состояния магнитной гистерезисной среды осуществляют фототоком фотодиодной структуры при отрицательной полярности напряжения на ней. При отрицательной полярности напряжения на фотодиодной структуре фототоком непосредственно изменяют состояние магнитной гистерезисной среды. При положительной полярности напряжения на фотодиодной структуре магнитной гистерезисной среды управляют энергией независимого источника напряжения. Устройство для осуществления способа содержит полупроводниковый диод, обмотку, размещенную на магнитопроводе, источник переменного напряжения и нагрузку. При этрм источник переменного напряжения последовательно включен с фотодиодом, вьшеуказанной обмоткой и нагрузкой. На фиг.1 представлена электрическая схема соединений элементов устройства на фиг.2 - характеристика магнитной среды (стрелками показано изменение ее состояния при отсутствии фототока) J на фиг.3 - то же (стрелками показано изменение ее состояния при наличии фототока). Преобразование электромагнитного излучения, например светового диа- . пазона, по предлагаемому способу сводится к следующему. Электромагнитное излучение подают на фотодиодную полупроводниковую структуру. Возникакщим фототоком изменяют состояние магнитной среды от исходного состояния насыщения до состояния, отличающегося от исходного при отрицательной полярности напряжения на указанной фотодиодной структуре. Затем с помощью достигнутого состояния управляют потреблением энергии внешнего независимого источника напряжения в течение времени, когда к указанной структуре приложено напряжение положительной полярности. Устройство, реализующее предлагае вJlй способ ((jMr.1) содержит фотодиод 1, последовательно соединенный с внешним независимым источником переьюнного напряжения 2, нагрузочньм сопротивлением 3 и обмоткой 4, размещенной на мё1гнитопроводе 5. В зависимости от полярности напр жения питания фотодиод может находит ся в двух состояниях; проводящем, когда напряжение питания приложено в прямом направлении, и непроводящем при противоположной полярности. В непроводящем состоянии при освещении фотодиода в нем появляется фототок, который изменяет магнитную индукцию сердечника. При отсутствии светового сигнала магнитная индукция материала магнито пробода достигает насьпцения, и магнитное состояние материала магнитопровода изменяется по верхней ветви характеристики под действием напряжения источника питания так,как это изображено на фиг.2. При этом к нагрузочному сопротивлению приложе но все напряжение источника. При наличии светового сигнала в интервал времени, когда к фотодиоду приложено напряжение обратной полярности, по цепи потечет фототок, под действием которого происходит изменение магнитной индукции материа ла так, как это показано на фиг.З. К концу интервала времени, когда к диоду приложено напряжение обратной полярности, магнитная индукция достигает некоторой величины Вц, которая является исходным состоянием для следующего интервала. В момент, когда напряжение источника питания изменит полярность на обратную, магнитное состояние

В

В материала магнитопровода изменяется под действием источника питания от достигнутого в предьщупщй интервал 5ФОВНЯ индукции В ц сначала по правому вертикальному участку характеристики намагничивания, а затем, после того как материал магнитопровода достигнет насыщения, по горизонтальному участку характеристики (см.фиг.З). В результате к нагрузке будет приложено напряжение питания в течение более короткого интер-. вала по сравнению с рассмотренным случае.,--когда световой сигнал отсутствовал. Таким образам, структурная и параметрическая надежность преобразования и устройства повышены за счет уменьшения количества ступеней преобразования и элементов,необходимых для реализации этих ступеней. Кроме того, снижена стоимость устройства. Помимо 5 казанного прямого преобразования и усиления преобразованного светового сигнала в электрический, данный способ может быть использован для усиления и преобразования светового сигнала в световой и электрического сигнала в электрический, для чего в качестве нагрузки или источника излучения используют светодиоды. В первом случае параллельно сопротивлению .нагрузки подключен излучающий прибор, а во втором на входе устройства включен оптрон.

1. Способ преобразования и усиле шя электромагнитного излучения, преимущественно светового диапазона, включающий- подачу излучения на фотодиодную полупроводниковую структуру и подачу напряжения для изменения и управления состоянием магнитной гистерезисной среды, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности, упрощения и расширения функциональных возможностей, на фотодиодную структуру подают переменное напряжение и изменение состояния магнитной гистерезисной среды осуществляют фототоком фотодиодной структуры при отрицательной полярности напряжения на ней. 2. Устройство для осуществления способа по П.1, содержащее полупро у водниковый источник, источник переменного напряжения, нагрузку и обмотку, размещенную на магнитопроводе с гистерезисной .характеристикой намагничивания, отличающееся тем, что, с целью упрощения и повышения надежности, источник переменного напряжения последовательно включен с полупроводниковым фотодиодом, вышеуказанной обмоткой и нагрузкой.

н

Н

By