Формувальні і затримуючі лінії

Формувальні лінії (ФЛ)

Якщо лінію, схема якої показана на рис. 1.31а, зарядити від джерела постійної напруги при відключеному навантаженні; вона накопить певну енергію. Якщо, після цього, відключити джерело і підключити погоджене активне навантаження: , то станеться розряд лінії на навантаження. Процес розрядки складається з 2, рівних по тривалості етапів.

Рис. 1.31 Формувальні лінії

а) схема двопровідної лінії;

б) графіки розряду лінії;

в) схема штучної лінії;

г) і д) імпульси вихідної напруги двопровідною і штучною ліній

На першому етапі початкова напруга ділиться порівну між рівним опором і . На навантаженні виділяється половина цієї напруги - (рис. 1.31б). Пониження напруги поширюється від навантаження у вигляді прямої хвилі постійної напруги - .

На розімкненому початку лінії пониження напруги подвоюється і напруга зменшується до нуля.

На другому етапі виникає відбита хвиля напруги - , яка поширяться до навантаження, остаточно розряджаю лінію.

На навантаженні формується прямокутний імпульс напруги - , тривалість якого дорівнює тривалості двох етапів:

,

де l - довжина лінії, а v - швидкість поширення хвилі.

У повітряних лініях: V=c=3 . Лінія завдовжки в 1,5 метра формує дуже короткий імпульс тривалістю:

.

Для отримання імпульсів більшої тривалості при прийнятних розмірах лінії, необхідно зменшити швидкість поширення хвилі, збільшивши погонну індуктивність і ємність. У коаксіальній лінії це досягається застосуванням спірального внутрішнього дроту або діелектричного наповнювача. За рахунок останнього швидкість зменшується в раз.

Ще більшу тривалість імпульсу до мілісекунд можна отримати використовуючи штучну довгу лінію, що складається з безлічі однакових котушок і конденсаторів, з'єднання за схемою рис. 1.31в. Тривалість імпульсу в такій схемі:

,

де: n - число ланок, а L і C - параметри однієї ланки. Чим менше L і C, тим ближче штучна лінія до природної, тим менше спотворення форми імпульсу.

Приклад: Скільки ланок повинна містити формувальна лінія для отримання імпульсу тривалістю 5 мкс, якщо в кожній ланці: L=5мкГн; З=5пФ?

Відповідь: n=100.

Лінії затримки (ЛЗ)

Ці лінії призначені для затримки коротких імпульсів на заданий час. Лінія затримки погоджена з навантаженням, яке поглинає енергію імпульсів без відображення. Тому тривалість затримки рівна:

– для природної лінії:

– для штучної:

Для отримання великих затримок використовуючи ультразвукові лінії затримки (УЗЛЗ). У них, за допомогою п'єзоелектричних перетворювачів, радіоімпульсна напруга перетворюється на механічні коливання на вході УЗЛЗ (і навпаки - на виході), які поширюються в твердому тілі або рідині. Швидкість поширення ультразвуку в сталі порядку 5700м/с (майже в 50000 разів менше швидкості світла).

Дуже високими показниками характеризуються нові УЗЛЗ на сапфірі з тонкоплівковими перетворювачами, а також стекловолоконные УЗЛЗ.

Приклад: Яка довжина коаксіального кабелю, що використовується як ЛЗ для радіолокаційного висотоміра, еквівалентного висоті 100 метрів, якщо проникність діелектрика ε=4?

Відповідь: l =100м.