Делитель напряжения

Делитель напряжения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

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 «

ССЮЭ С )ВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ . РЕСПУБЛИК

g(5I) Н 01 P 1/22

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЬ9 НОМИТЕТ СССР .

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 344 2821/18-21 (22) 24. 05. 82 .. (46) 30.11.83. Бюл. Р 44 (72) Э.И.Асиновский, Л.М.Васнляк, В.В.Марковец и И.С.Самойлов (71) Институт высоких температур

AH СССР (53) 621 372.852 ° 3(088.8) (56) 1. Месяц Г.A., Насибов A.C., Кремнев В.В. Формирование наносекундных импульсов высокого. напряжения. М., Энергия, 1970, с. 82, 2. Tornton Е. А metal-i oil shunt

for measuring sub-microsecond duration high current pulses. - "J,Phys

Е, Sc). Instrum", 1970> V. 3, 9 11, р, 862-866. (54)(57) ДЕЛИТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ, содержащий коаксиальную линию, в разрыв,SU„„58013 А внешнего проводника которой вклю,чен резистор, выполненный в виде. цилиндра из металлической фольги,. отличающийся тем, ч.то, с целью расширения рабочей полосы частот, в металлической фольге выполнены отверстия, причем размеры отверстий и расстояния между исаи толщина фольги и диаметры внешйего и внутреннего проводников коаксиальной линии связаны соотношением

Ъ а и Ьаба в4 a-d

Я д э где Р - диаметр внешнего проводника коаксиальной линии .

d.- диаметр внутреннего проводника коаксиальной линии

a - -размеры отверстий; - расстояние между отверстиями,"„

b - толщина фольги .

1 058013

35

Изобретение относится к радиотехнике, в частности к технике сверхвысоких частот, и может быть использовано для ослабления и измерения высоковольтных импульсов субнаносекундного диапазона.

Известен делитель напряжения сигналов, передаваемых по коаксиальной линии, в котором высокоомным плечом является волновое сопротивление непосредственно передающей коаксиальной линии, а ниэкоомное плечо выполнено в виде параллельно соединенных между собой резисторов, включенных в разрыв внешнего проводника передакщей коаксиальной 15 линии $1)

Данный делитель напряжения позволяет регистрировать импульсы наносекундной длительности с коэффициентом деления, достигающим 20

1: 100.

Недостатком указанного делителя является наличие паразитной индуктивности, в основном обусловленной выводами резисторов, что приводит к ограничению полосы пропускания, выражающемуся 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 линию, в разрыв внешнего проводника которой включен 40 резистор, выполненный в виде цилиндра из металлической фольги f2) .

Известное устройство позволяет увеличивать коэффициент деления, измерять сигналы большей амплитуды, 45 а также измерять более короткие импульсы с фронтами в несколько наносекунд.

Недостатками устройства являются 50 изменение коэффициента деления с ростом частоты и невозможность регистрации импульсов с фронтом менее

Одной наносекунды.

Бель изобретения - расширение рабочей полосы частот. нейы отверстия, причем размеры отвер= стий и расстояния между ними, толщина фольги и диаметры внешнего и внутреннего проводников коаксиальной линии связаны соотношениями где D — диаметр внешнего проводника коаксиальной линии

4 — диаметр внутреннего проводника коаксиальной линии1

0 — размеры отверстий; расстояние между отверстиями;

Ъ вЂ” толщина фольги.

Такое выполнение устройства позволяет расширить рабочую полосу частот вследствие того, что магнитное поле импульса проникает через отверстия наружу и, следовательно, ускоряется процесс диффузии магнитного поля и связанного с ним тока, текущего по фольге к наружной поверхности цилиндра. Поскольку граничная частота. делителя обратно пропорциональна времени диффузии магнитного поля с такой же частотой к наружной поверхности делителя,, то с ускорением диффузии поля рабочая полоса частот делителя растет. Минимальный характерный размер отверстий равен толщине фольги так как при меньших размерах магнитное поле слабо проникает через отверстие. Максимальный размер отверстий равен половине длины волны типа

ТМ, поскольку для таких типов волн указанный делитель уже не работает.

Расстояния между отверстиями должны быть такими, чтобы магнитные поля от разных отверстий перекрывались друг .с другом, а поскольку магнитное поле за отверстием убывает на расстояниях, сопоставимых с характерными размерами отверстия, то на них накладываются те же ограничения.

На чертеже изображен делитель, 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 б.

Поставленная цель достигается за счет того, что в известном делителе g0 напряжения содержащем коаксиальную линию, в разрыв внешнего проводника которой включен резистор, выполненный в виде цилиндра из металлической фольги, в металлической фольге выпол- 65

Соотношения — между характерными размерами отверстий а, расстоянием между ними 1, толщиной фольги Ь и диаметрами Р внешнего и d внутреннего йроводников коаксиальной линии.

Делитель работает следующим образом.

1058013

Составитель A.ÌèòðîÔàíoâ

Редактор О.Соцко Техред A. Бабинец Корректор В.Гирняк

Ваказ 9589/55 Тираж 590 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий.113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул.Проектная,4

Пусть по коакснальной линии движется. импульс наносекундной длительности, т.е. с широким спектром высоких частот. Как известно, при протекании высокочастотного тока происходит вытеснение его на поверхность проводника скин-эффект, причем глубина скинирования обратно пропорциональна корню квадратному из частоты сигнала. Поскольку известный делитель конструктивно представля- tp ет собой часть внешнего проводника

2 коаксиальной линии, то и в нем будет проявляться скин-эффект, причем глубина скинирования для наносекундного диапазона длительностей су- l5 щественно меньше толщины используемых фольг. Вследствие того, что глубина скинирования уменьшается с ростом частоты, и так как измерительный прибор подключен к внешней поверхнос- 20 ти цилиндра, то регистрируемый сигнал будет обеднен высокочастотными компонентами по сравнению с исходньм.

Поскольку процесс установления тока в глубине проводника (в данном слу-,25 чае фольги) связан с диффузией магнит-. ного поля вглубь металла, то для расширения широкополосности делителя необходимо ускорить процесс диффузии магнитного поля к наружной поверхности цилиндра. Для этого в боковой поверхности цилиндра 3 сделаны отверстия 4, через которые магнитное поле проникает наружу, что дает возмог ность высокочастотному току протекать и по наружной поверхности проводника

2, который может быть зарегистрирован измерительньм прибором (осциллографом) . Минимальный размер отверстий 4 равен толщине фольги, так как при этом размере магнитное поле еще достаточно проникает наружу.

Максимальный размер отверстий 4 равен половине длины волны типа ТМ, для которой распределение полей в коаксиальной линии существенно отличается от широко используемого-случая

ТЕМ - водны, и поэтому укаэанный 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 амплитудой напряжения 25 кВ, длительностью

20 нс, фронтом 0,3 нс, и распространяющийся по коаксиальной линии с волновьм сопротивлением 75 ом. При использовании известного делителя измерения величина Фронта составляет 1,5 нс.

Предлагаемый делитель, изготовленный из той же фольги с отверстиями диаметром от 1 до 3 мм, позволяет регистрировать импульсы с длительностью фронта 0,5 нс, что рас-.

,ширяет рабочую полосу частот в 3 раза.