Генератор – излучатель наносекундных импульсов для

Генератор – излучатель наносекундных импульсов для систем
видеоимпульсной подповерхностной радиолокации
А.С. Карауш, С.П. Лукьянов, Семенчук В.Е., Р.В. Потемин
Томский университет АСУ и радиоэлектроники
634050, г. Томск, пр. Ленина, 40.
E-mail: ask@mibs.tsu.ru
Сибирский физико-технический институт при Томском госуниверситете
634050, г. Томск, пл. Ново-Соборная, 1
Проведены исследования для разработки и создания генератора-излучателя – принципиально новой
идеи построения излучающих модулей систем видеоимпульсной подповерхностной радиолокации.
Во многих отраслях народного хозяйства все большее практическое применение
находят видеоимпульсные системы
подповерхностной радиолокации (ВПРЛ),
предназначенные для дистанционного неразрушающего контроля и диагностики
полупроводящих диэлектрических сред, а также обнаружения и идентификации
малоразмерных малоконтрастных объектов искусственного и естественного происхождения
в них. Одним из основных звеньев таких систем является передающий тракт, определяющий
основные тактико-технические характеристики параметры ВПРЛ. К таким параметрам
можно отнести амплитуду, длительность и частоту повторения излучаемых видеоимпульсов.
В современных ВПРЛ в зависимости от назначения, амплитуда излучаемого импульса может
задаваться от нескольких десятков вольт до нескольких киловольт при их длительности от
0,1 до 5 нс и частоте повторения от 10 до 500 кГц. Обычно передающий тракт включает в
себя
генератор
видеоимпульсов
[1],
р滈Ó漘×
Z B (l )  Z B1  Z B 2
L
 2l  L
Z 
 exp 
 ln B1 
Z B2 
 2L
Z
1
 ln B 2
b
Z B1
2
2
мое коэффициентом
трансформации и чем меньше параметр b, т.е. степень изменения погонных параметров
линии по ее длине. Если значение b невелико, то отражения на согласующем
трансформаторе не превышают допустимых значений и удается получить режим близкий к
режиму бегущей волны. Параметры b и Ксв связаны зависимостью:
b 
8
 max
 К СВ
,
(3)
где max – максимальная длина волны, на которой удается получить согласование.
Антенна как передающая, так и приемная для систем ВПРЛ представляет собой два
ортогонально расположенных диполя Герца. Такая конструкция антенны объясняется
использованием векторных свойств излученнх и отраженных сигналов.
Согласующее устройство располагается в центре антенны на пересечении диполей.
Этим объясняется конструкция согласующего устройства в виде раскрывающегося
равностороннего четырехлистника, где каждый лепесток представлен микрополоском с
варьирующейся шириной. В центре конструкции излучателя размещен стержень в основании
своем имеющий квадрат и выполненный из диэлектрического материала с =3,6 для
получения малого входного волнового сопротивления излучателя. Входное волновое
сопротивление этого излучателя составляет 25 Ом. Выходное волновое сопротивление – 180
Ом. Характер изменения волнового сопротивления по длине согласующего устройства
показан на рис.1. Длина согласующего устройства составляет 70 мм. При допустимом
КСВ=1,3 минимальная рабочая частота из расчета (3) составляет 280 МГц. Измеренная
зависимость КСВ от частоты для полученного согласующего устройства представлено на
рис.2.
Z
200
160
120
80
40
0
0
5
10
20
30
40
50
70 см
60
График изменения волнового сопротивления по длине согласующего
устройства
Рис.1.
КСВ
1.4
1.35
1.3
1.25
1.2
1.15
1.1
1.05
1
f, МГц
300
450
600
750
900
1050
1200
1350
Измеренная зависимость КСВ от частоты для согласующего устройства
Рис.2
1500
Выводы:
Рассмотреное техническое и конструктивное решение генератора-излучателя
позволило повысить эффективность излучения энергии, расширить полосу частот и
улучшить форму излучаемого импульса.
Список литературы:
1. Карауш А.С., Потемин Р.В., Лукьянов С.П., Толбанов О.П. Генератор импульсов
наносекундной длительности на лавинных диодах. – Электронная промышленность,
1998, №1-2.
2. Сазонов Д.М. и др. Устройства СВЧ / Под ред. Д.М. Сазонова. – М.: Высш. школа, 1981.