Схема Глушилки сотовой связи, вывод из строя электроники



Интернет магазин подавителей сигнала, глушилок, шпионских гаджетов




Функционирование электронных систем в условиях электромагнитного воздействия

……………………………………………………………………………………………………..

[1] А.В.Бердышев, В.Ф.Ивойлов, А.В.Исайкин, Ю.Л.Козирацкий, В.В.Щеренков, А.П.Ярыгин /Экспериментальное исследование воздействия СВЧ-импульсов на содержащие интегральные микросхемы радиоэлектронные устройства/ «Радиотехника» №6, 2000.

Источник излучения:

1.непрерывная последовательность (fсл=100Гц) СВЧ-импульсов на несущей частоте 9,413 ГГц длительностью t1=7-12нс при средней плотности потока мощности не превышающей 1,1мВт/см2.
2.непрерывная последовательность (fсл=100Гц) СВЧ-импульсов на несущей частоте 9,413 ГГц длительностью t2=1мкс при средней плотности потока мощности не превышающей 14-17мВт/см2.

Объекты воздействия:

1.Интегральный УКВ(ЧМ)-приемник на аналоговой ИМС КС1066ХА1.
2.Четырехразрядный счетчик импульсов на ИМС 155 серии
3.Микроконтроллер типа PIC 16C63/JW
4.ПЭВМ типа ЕС1841

……………………………………………………………………………………………………..

[2] Панов В.В., Саркисьян А.П. /Некоторые аспекты проблемы создания СВЧ-средств функционального поражения/ «Зарубежная радиоэлектроника», №10-12, 1993.

В зарубежных публикациях приводятся данные о том, что при длительности импульса менее 10 нс воздействие на кристаллические смесители и детекторы зависит от полной энергии СВЧ-излучения. Энергия 0,1…1 мкДж вызывает выгорание п\п приборов, используемых в диапазоне частот 1…10 ГГц. Для п/п приборов, используемых на более высоких частотах, уровни выгорания лежат в пределах 0,01…0,1 мкДж. При длительности импульса более 10 нс выход из строя приборов определяется приложенной пиковой мощностью: на частотах ниже 10 ГГц она превышает 5 Вт, а на частотах выше 10 ГГц – 0,5 Вт.

Согласно модели выгорания p-n-переходов п/п приборов при воздействии СВЧ-импульсов, которую предложили Wunch и Bell, критериальный уровень прямо пропорционален корню квадратному из длительности импульса. Эта модель хорошо согласуется с экспериментальными данными для диодов и транзисторов при воздействии импульсов длительностью 0,1…100 мкс. Для импульсов длительностью менее 100 нс критериальный уровень обратно пропорционален количеству поглощенной энергии.

Для наиболее уязвимых элементов приемного тракта – смесительных диодов – экспериментально полученные пороги перегорания лежат в интервале 1…35 Вт при воздействии импульсов длительностью 1…10 нс, а для полевых транзисторов на основе арсенида галлия они составляют десятки-сотни Вт.

Многие исследователи отмечают существенное (в 10-100 раз) уменьшение уровня поражения импульсными последовательностями с частотами следования десятки-сотни Гц.

Таким образом, ожидаемые критериальные уровни выведения из строя п/п приборов лежат в интервале от единиц до сотен Вт при воздействии единичным импульсом и от десятков мВт до десятков Вт при воздействии импульсных последовательностей.

При рассмотрении воздействия СВЧ-излучения через входной приемный тракт выделяют два характерных варианта: полосовое и внеполосовое.

Полосовое воздействие может быть осуществлено при известном диапазоне рабочих частот поражаемого объекта. Его важной особенностью является минимум потерь СВЧ-энергии при прохлждении через согласованный приемный тракт даже при наличие полосовых фильтров на входе. Потери в данном случае определяются соотношением между полосой пропускания волноводного фильтра или усилителя высокой частоты и шириной спектра СВЧ-излучения. В большинстве случаев эти потери не превышают -10…-15 дБ.

Внеполосовое воздействие осуществляется вне полосы пропускания приемника на частотах, лежащих выше критической частоты волноводного тракта. Оно более универсально, чем полосовое, однако при этом следует учитывать потери мощности в тракте, связанные с многомодовым характером распространения излучения через сверхразмерный волновод, так и возможностью наличия на входе РЭС полосового фильтра и спаданием его амплитудно-частотной характеристики в области СВЧ-воздействия. Результирующие потери в этом случае могут достигать -40…-20 дБ.

……………………………………………………………………………………………………..

[3] Н.П. Гадецкий, К.А. Кравцов, И.И. Магда Институт Плазменной Электроники и Новых Методов Ускорения, ННЦ "ХФТИ" /Функциональные сбои персонального компьютера при воздействии электромагнитных импульсов сверхкороткой длительности/

Несмотря на имеющийся опыт в определении и количественной оценке параметров электромагнитной совместимости и стойкости (ЭМС/С) при действии импульсных излучений ультракороткой длительности (УКД) для аналоговой аппаратуры, существуют только отдельные данные об аналогичных показателях для цифровых устройств.

Такая ситуация обусловлена трудностями выбора критериев блокирующего действия внешнего воздействующего фактора (ВВФ), которые в условиях воздействия сверхширокополосного (СШП) сигнала УКД с связаны с большим числом размерных резонансов, возникающих у различных типов УЦВТ при попадании сигнала помехи вовнутрь объекта, в обход устройств внутриблочной и сетевой защиты (т.н. "back-door" действии ВВФ). В этом отношении показательными являются результаты исследования сбоев компьютеров при воздействии на их внутренние модули узкополосных (УП) СВЧ сигналов.

Установлено, что различие уровней сбоев может достигать десятков дБ при изменении частоты УП сигнала ВВФ на 0.1 %.
Таким образом, становится очевидным, что в условиях "back-door" воздействий УКД сигналов на устройства цифровой и вычислительной техники (УЦВТ) для оценки критических уровней и параметров ЭМС/С нельзя пользоваться общепринятыми критериями - уровнями плотности мощности или напряженности поля, характерными для УП сигналов. Ниже приводятся данные, показывающие, что таким критериальным параметром в условиях воздействия электромагнитных сигналов УКД с различными спектральными характеристиками является величина спектральной плотности мощности или напряженности поля ВВФ в диапазоне характерных частот чувствительности объекта.

В экспериментах был использован ряд разработанных и имеющихся в ННЦ "ХФТИ" источников излучений УКД, особенности которых приведены в таблице 1. Генераторы излучений (ГИ) УКД имели одинаковую функциональную схему: высоковольтное зарядное устройство, генератор импульсного напряжения (ГИН) УКД, сверхширокополосная (СШП) антенна.

Объектом исследования являлась ПЭМВ на основе процессора 286 (8-12 МГц), в состав которой входили: системный блок, выполненный в металлическом корпусе, клавиатура и монитор. Тестируемая ПЭВМ располагалась в рабочей зоне на расстояниях 0.2-2 м от антенны ГИ УКД (напряженность поля излучения УКД 0.1-20 кВ/м). Облучение ПЭВМ проводилось сериями из одиночных или 5-50 импульсов излучения УКД, следующих с частотой 0.5-20 Гц.

В проведенных экспериментах проведена адаптация используемых ранее методик измерения параметров микроволновых и импульсных излучений УКД [2]. В качестве приемных СШП антенн использовались диполь Герца длиной 4 см и стандартный пирамидальный рупор П6-23А (полоса частот 1-8 ГГц). Регистрация откликов приемных антенн осуществлялась осциллографом С7-19 с полосой частот 0-5 ГГц. Амплитудные и спектральные параметры ВВФ вычислялись на основе данных осциллографирования и калибровочных характеристик антенн.Таблица 1. Параметры генераторов излучений УКД и их компонентов.

В результате облучения излучением УКД работающей ПЭВМ наблюдались различные эффекты: от искажений на экране монитора до функциональных сбоев и "зависания" устройства, таблица 2. Любой из сбоев был связан с необходимостью повторного запуска ПЭВМ. Как видно из таблицы, различные функциональные элементы ПЭВМ имели различную реакцию и степень сбоев в зависимости от амплитудных и временных параметров ГИ УКД. Практически, в каждой из серий, при минимальной импульсной мощности источников ВВФ УКД, достигалось блокирование клавиатуры ПЭВМ. Очевидно, для данного типа ПЭВМ этот узел является наиболее слабым местом с точки зрения ЭМС/С. Помехи видеосигналам и сигналам разверток монитора также определялись условиями экранирования видеоконтроллера и корпуса монитора. Кроме того они зависели от характера операций ПЭВМ, в которых участие вспомогательных элементов системного блока и периферийных устройств могло быть различным.




"Зависание" процессора отмечалось при максимальных значениях напряженности поля излучения 10-15 кВ/м в сериях из одиночных или нескольких импульсов ВВФ, следующих с малым интервалом.
Этот уровень блокирования мог уменьшаться если увеличивалась частота повторения ВВФ.

Малая частота повторения запуска ГИН при меньшей напряженности поля не позволяла достигать эффекта сбоя процессора в течение каждой серии импульсов УКД, что, по-видимому, связано с малой вероятностью совпадения импульсов воздействия с рабочими импульсами ПЭВМ.
Результатом тестов ПЭВМ являлось наличие сложной зависимости степени сбоя от напряженности поля, поляризации и частотного состава излучения УКД, что указывает на существование множественных резонансов в обобщенной функции отклика устройства.

Трудности количественной оценки и сравнения эффективности воздействия на сложную аппаратуру различных радиосигналов, включая сигналы УКД, использующих амплитудно-временное представление, способствовали выработке нового комплексного критерия ВВФ УКД, имеющего амплитудно-частотную форму.
Спектральная обработка сигналов УКД различных источников показала прямую зависимость эффектов сбоя ПЭВМ от спектральной плотности напряженности поля в частотном интервале 0.5-2 ГГц.
Интересно отметить, что диапазон частот и полученный в наших экспериментах количественный параметр Е(f) = 1-10 В/м.МГц соответствовали максимальной чувствительности системного блока ПЭВМ к действию стационарного УП СВЧ сигнала [3].
Преобразование измеряемых параметров излучений УКД в частотную область обеспечила возможность количественного анализа эффективности ВВФ в отношении тестируемого устройства не только для сигналов с различными спектрами, но и режимами излучения.

Таким образом, Экспериментально установлено соответствие спектральной плотности напряженности поля излучений УП СВЧ и СШП УКД степени функциональных сбоев в условиях "back-door" воздействий на ПЭВМ.

………………………………………………………………………………………………………………………….

[4] Викулов О.В., Добыкин В.Д., Дрогалин В.В., Казаков В.Д., Меркулов В.И., Чернов В.С., Шабатура Ю.М. /Функциональное поражение РЭС/ «Зарубежная радиоэлектроника» №12, 1998.



Причиной невосстанавливаемых отказов в большинстве случаев является тепловой пробой поражаемых п/п структур. Для длительности импульсов СВЧ-излучения более 100 нс критериальный уровень поражения (пороговое значение мощности Рп , разрушающей структуру в результате тепловыделения) достаточно хорошо оценивается формулой Вунша-Белла -и – длительность мощного СВЧ-импульса;
А.В.С – коэффициенты, зависящие от площади зоны перехода п/п материалов, их теплоемкости и теплопроводности, температуры нагрева и условий теплосъема.
Для «коротких» импульсов (от 0,1 до 1 мкс) наибольший вклад вносит первое слагаемое, в диапазоне 1…10 мкс – второе слагаемое, а для длительности импульса более 10 мкс – третье слагаемое.
Как показывают исследования, энергия поражения убывает с укорочением СВЧ-импульса, что особенно важно для практического применения средств ФП, поскольку малоэнергоемкие механизмы поражения позволяют увеличить их дальность действия. Резкое уменьшение энергии поражения на интервале от 100 до 5…10 нс свидетельствует, по-видимому, о переходе где-то между 10 и 5 нс к такому механизму поражения, при котором главным фактором становится напряженность электрического поля СВЧ-импульса и скорость ее изменения, а нагрев является лишь фоном.
При длительности импульсов СВЧ-излучения порядка единиц и десятков нс ФП п/п структур может сопровождаться процессами, не укладывающимися в рамки тепловых моделей. Физические механизмы воздействия таких сверхкоротких СВЧ-импульсов на п/п изучены еще недостаточно глубоко. Однако экспериментально установлено, что воздействие подобных импульсов приводит чаще всего к возникновению временных отказов.

Диапазон критериальных уровней поражения РЭС – главного параметра, определяющего невосстанавливаемые и восстанавливаемые отказы элементов правжения РЭС – составляет четыре-пять порядков.

Минимальные уровни имеют СВЧ-диоды, работающие во входных трактах преобразования частоты, а максимальные уровни – мощные транзисторы, включаемые в цепи питания. Экспериментально установлено, что среди интегральных микросхем (ИМС) малого и среднего уровней интеграции наименьшие критериальные уровни поражения у ИМС с планарными выводами и ИМС с барьером Шоттки. Еще более уязвимы большие интегральные схемы (БИС), имеющие значительное число элементов на одном кристалле и весьма малые размеры отдельных p-n – и МОП-переходов, а также токоведущих линий.

[5] Вернигоров Н.С., Саркисьян А.П., Сулакшин А.С., Шаркеев Ю.П. /ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ВОЗДЕЙСТВИЯ ИМПУЛЬСНОГО СВЧ ИЗЛУЧЕНИЯ НА МАТЕРИАЛЫ/

Проблема взаимодействия СВЧ излучения с полупроводниковыми приборами является, на первый взгляд, достаточно изученной. Так, первое обоснование механизма воздействия было предложено Вуншем и Беллом в 1968 г. Результаты многочисленных исследований в этом направлении явился вывод о том, что СВЧ излучение осуществляет необратимый вывод из строя полупроводниковых приборов.

В наших экспериментах использовался широкий класс диодов различного назначения, как-то: КД514А, КД522, Д402, Д602, 2А605Б, 3А610Б. Контроль результатов воздействия проводился по двум методикам с использованием бесконтактной диагностики с последующим измерением вольт-амперных характеристик исследуемых приборов.

Первая методика диагностики осуществлялась при помощи нелинейного локатора по величине регистрируемого сигнала отклика второй гармоники, что позволяло наблюдать быстропротекающие процессы во временном интервале от 0,5 мкс до 1 сек. Перед воздействием снималась исходная вольт-амперная характеристика (ВАХ) исследуемого прибора. В результате экспериментов по данной методике установлено следующее.
Воздействие гигантского СВЧ импульса имеет три этапа: кратковременное изменение характеристик с последующим восстановлением до исходных, долговременные изменения, или модификация характеристик без вмешательства в технологию изготовления, и третий этап - необратимый вывод из строя.
Результаты эксперимента при долговременном изменении характеристик (от 20 мин до 1 часа) при воздействии на диод КД514А однократного импульса СВЧ излучения различной плотности потока мощности. В данном режиме были исследованы и диоды Д602Б, 2А605Б. После измерения ВАХ по результату воздействия, диод вновь контролировался методом нелинейной локации на предмет сравнения его отклика, через промежуток времени, необходимого для контроля ВАХ на измерительном приборе.
Эксперимент показал, что величина отклика оставалась неизменной.


Во втором режиме при постоянном значении плотности потока мощности 100 Вт/см2 использовался периодический сигнал с частотой 3 Гц в течение заданного времени воздействия 1 мин на варакторный диод 3А610Б. Экспресс-метод диагностики показал наличие периодических изменений регистрируемого сигнала отклика, что соответствует изменениям крутизны ВАХ диодов. При этом наблюдался процесс восстановления ВАХ до первоначального состояния, что так же регистрировалось локатором.


Частота зондирующего сигнала нелинейного локатора была много меньше частоты воздействующего СВЧ импульса, а мощность локатора в импульсе с tимп.=2 мкс составляла 5 Вт и не влияла на процесс воздействия.
Приборы находились в свободном пространстве. При этом диоды КД514А были включены в четвертьволновый вибратор для зондирующей длины волны нелинейного локатора, а диоды Д602, 2А605Б и 3А610Б облучались в их штатной упаковке. Оказалось, что при определенных условиях изменение ВАХ диодов носит весьма долговременный характер. Об этом, как пример, свидетельствовало то, что для диодов 3А610А были проведены дополнительные электрофизические исследования, осуществленные спустя 5 суток с момента облучения. Как следует из проведенных исследований, происходят не только изменения ВАХ и вольт-фарадной характеристики приборов, но и более глубинные процессы, в том числе изменение профиля концентрации мелких доноров в приконтактной области.



По второй методике исследуемый диод включался в антенно-фидерный тракт. Сигнал с нагрузки детектора подавался на осциллограф. Перед воздействием мощного СВЧ импульса производилась калибровка детектора с помощью калибровочного импульсного генератора мощностью 50 мВт. Воздействующий сигнал представлял собой пачку импульсов с регулируемым числом в диапазоне 1-20 импульсов и двумя значениями частоты следования в пачке 1 кГц и 3 кГц. Кроме того, использовался режим как одиночной пачки импульсов, так и периодической, с частотой повторения пачек импульсов 50 Гц.
Во всех известных ранее экспериментах использовался только режим однократного импульсного воздействия, поэтому исследование влияния периодической последовательности с высокой частотой повторения представлялось весьма актуальным.
В эксперименте было использовано 80 образцов детекторных диодов Д402, что позволило получить статистически обобщенные результаты, учитывающие возможные факторы влияния: разброс параметров диодов, флуктуации параметров воздействующего генератора и пр. Собственно методика измерения заключалась в том, что после окончания воздействия мощного СВЧ излучения включался калибровочный импульсный генератор, от которого и регистрировался сигнал с детектора.
Данная схема осуществляла задержку включения калибровочного генератора от 1 мкс до 5 сек, что позволяло наблюдать динамику поведения ВАХ после воздействия. Выбор временной задержки производился из соображений завершенности возможных тепловых релаксационных процессов в теле полупроводника.
Нормированная зависимость амплитуды калибровочного сигнала с детектора от числа воздействующих импульсов в пачке при постоянном уровне плотности мощности на раскрыве антенны и времени задержки калибровочного сигнала tзад.=3 мкс.
Как следует из полученных результатов, зависимость носит не монотонно-убывающий, а убывающий апериодический характер. При этом для n=1 величина отклика превышает первоначальное (калибровочное) значение, что свидетельствует об изменении детектирующих свойств диода. Это, в свою очередь, объясняется изменением ВАХ, что было получено и по первой методике для одиночного импульса.

В то же время, с увеличением числа импульсов в пачке наблюдается наличие дополнительных минимумов и максимумов, при этом в максимумах сигнал отклика начинает уменьшаться по сравнению с калибровочным. Этот факт говорит о деградации р-n перехода, ранее отмечавшейся другими исследователями, и хорошо наблюдается. Подобное явление может быть объяснено как следствие лавинной генерации носителей заряда в локальных областях р-n перехода.

При увеличении плотности потока мощности воздействующего сигнала в виде одиночной пачки с частотой повторения внутри пачки 1кГц до 5 Вт/см2 начинают проявляться долгосрочные (от 1-2 минут до 48 часов) эффекты деградации ВАХ уже при числе импульсов 1-3, следствием которых являются устойчивые изменения не только амплитуды отклика, но и формы калибровочного импульса.
Изменение формы импульса можно объяснить изменением переходной характеристики за счет изменения реактивных параметров диода. Такое поведение отклика связано с локальным выжиганием р-n перехода током шнурового характера, возникающем на неоднородностях р-n перехода. С увеличением плотности потока мощности до 5-8 Вт/см2 эти эффекты переходят в необратимые, при которых ВАХ диода имеет устойчивое изменение (более 48 часов), а при Пі10Вт/см2 наступает выход диодов из строя. Изменение ВАХ диодов на первый взгляд коррелирует с возможным температурным влиянием разогрева р-n перехода.
Однако изменение температуры показывает следующее.
При воздействии на диод КД514А однократным СВЧ импульсом, подводимая к кристаллу энергия составляла 7x10-5 Дж. Эта величина получена расчетным путем с использованием измерений Ппад.
В точке расположения объекта и пересчета через наведенную на диоде мощность с учетом параметров элементарной приемной антенны объекта.
Даже если пренебречь термодинамическим процессом, считая разогрев адиабатическим, то с учетом теплопроводности кремния и размеров кристалла 1,0х0,5х0,2 мм, изменение температуры составит всего 0,44 °С.
В тоже время, учитывая размер р-n перехода, оказывается, что напряженность поля составляет от 300 В/м, до 500 В/м. В данном случае изменение электрических свойств можно объяснить только за счет полевого эффекта.
Две различных методики контроля воздействия показали одинаковые результаты, а периодическая последовательность импульсов с высокой частотой следования потребовала меньших значений плотности потока мощности для изменения параметров объектов и вывода их из строя.
Основными источниками мощного СВЧ-излучения в настоящее время являются источники на основе релятивистских генераторов, достигнутые уровни мощности которых достигают 20…80 ГВт.

Вторым возможным видом излучения электромагнитной энергии может являться генерация и излучение высоковольтных сверхкоротких видеоимпульсов.
Данный вид излучения при амплитуде 1 МВ и выше и длительности импульса 100-1000 пикосекунд обладает разрушительной силой, многократно превышающей воздействие гигантского короткоимпульсного СВЧ излучения с несущей частотой, например, релятивистского генератора.

ГЕНЕРАТОР ИМПУЛЬСОВ НАНОСЕКУНДНОЙ ДЛИТЕЛЬНОСТИ НА ЛАВИННЫХ ДИОДАХ

А.С. Карауш, Р.В. Потемин, С.П. Лукьянов, О.П. Толбанов



Представлен генератор видеоимпульсов наносекундной длительности, амплитудой от 40 до 300 В (в зависимости от типа используемого лавинного диода). Предложен в качестве ключевого элемента генератора лавинный GaAs диод (S-диод). Рассмотрены особенности работы генератора на S-диоде, предложены варианты по увеличению стабильности его работы.

В последние годы все большее развитие получают дистанционные неразрушающие методы интроскопии материальных сред, предполагающие использование силовой субнаносекундной импульсной техники. До сих пор существует также проблема возбуждения СВЧ-приборов, полупроводниковых лазеров и светодиодов, управления электрооптическими затворами, модуляторами, формирователями линейных разверток скоростных осциллографов и т. д..
Решение вышеперечисленных задач требует развития силовой субнаносекундной техники в сторону обеспечения большей пиковой и средней мощности, пикосекундного быстродействия, и все это при улучшении массогабаритных показателей и достижении более высокой эффективности устройств.

В настоящей работе авторы предлагают вниманию исследования, связанные с созданием импульсных устройств на основе достаточно нового класса полупроводниковых импульсных лавинных диодов (ДПИЛ или S-диоды ), обеспечивающих большие перепады тока при переходе из режима «выключено» в режим «включено». По совокупности параметров быстродействия и мощности ДПИЛ превосходят традиционно используемые полупроводниковые приборы.
Отличительной особенностью ДПИЛ является наличие в обратной ветви вольт-амперной характеристики участка отрицательного дифференциального сопротивления S-типа, разделяющего два устойчивых состояния: высокоомное с R~10 *9 Ом и проводящее с R~10 Ом.
Переключение ДПИЛ из одного состояния в другое происходит при достижении напряжения смещения выше порогового U=Uп, где Uп-напряжение переключения в проводящее состояние, достаточного для формирования лавинного пробоя... При переходе S-диода из "закрытого" состояния в "открытое" формируется мощный импульс тока до 15 А на согласованной нагрузке.
Известны ДПИЛ, которые позволяют получать видеоимпульсы с фронтом нарастания 0,1- 2 нс, при напряжениях включения 40...900 В и с частотами работы до 200 кГц. Благодаря низкому внутреннему сопротивлению в момент пробоя ДПИЛ, имеется возможность получать высокий КПД (реально 60-80%).
В основе механизма образования участков с отрицательным сопротивлением диода лежат процессы, связанные с перезарядкой глубоких центров с последующим формированием и распространением в структуре ДПИЛ волн ударной ионизации. Фронт лавины носителей заряда распространяется через базовую область структуры со скоростью в 2-7 раз превышающей предельную скорость дрейфа свободных носителей заряда в электрическом поле, V=8х10*6 В/См.
Если плотность тока в структуре i=10*4 А/См*2, то время переключения ДПИЛ может достигать tп~(0,1-0,3)tпр, где tпр=d/Vm - время пролета носителей заряда через высокоомный слой толщиной (d) c максимальной дрейфовой скоростью (vm).
При плотности тока в импульсе равном i=4х10*3 А/См*2 выполняется условие tп=tпр. К недостаткам S-диодов можно отнести зависимость напряжения включения S-диода от частоты повторения запускающих импульсов. Возможным способом устранения этого недостатка является подача обратного напряжения смещения. Кроме этого, наблюдается зависимость длительности фронта формируемого импульса и эффективности прибора от сопротивления нагрузки.

Структурная схема генератора наносекундных видеоимпульсов с амплитудой от 80 до 320 В и длительностью переднего фронта до 0,5 нс на основе серийно выпускаемого S-диода 3Д530А представлена на рисунке 1.


Схема управления ключевым каскадом - Импульс запуска ( 5В, 50...1000нс)Формировательсинхроимпульса Схема формирования управляющего напряжения запуска S-диодаСхема формированияотрицательного смещения S-диода S-диод Синхроимпульс- 25 ВВыход Ключевойтрансформатор-ный каскад.
Схема формирования импульса запуска предназначена для выработки управляющего напряжения ключевого каскада. На выходе трансформаторного ключевого каскада формируется импульс с фронтом 50 нс и амплитудой напряжения, достаточной для включения S-диода. В момент включения S-диода на выходе схемы формируется импульс с длительностью переднего фронта 0,5 нс и амплитудой равной Uп.
В то же время по фронту мощного импульса за счет обеспечения индуктивной связи между цепью S-диода и схемой формирования синхроимпульса формируется импульс амплитудой 5В и длительностью 10-100нс.
Для ускорения процесса восстановления высокого сопротивления S-диода на него подается отрицательное смещение. Питание генератора осуществляется от трех источников напряжений +5В, +25В и -25В. Потребляемая мощность генератора при частоте повторения 100 кГц составляет не более 5 Вт.
Рис.2.

На рисунке 2 показана принципиальная схема генератора. Схема формирования по длительности импульса запуска выполнена на быстродействующей микросхеме DD1. Для изготовления импульсного трансформатор Т1 ключевого каскада использован ферритовый тороидальный сердечник 100ВЧ К16х8х6 ГОСТ 17141-76.
Первичная обмотка содержит 1 виток провода, а вторичная обмотка состоит из 80..100 витков в зависимости от требуемой величины напряжения запуска. Синхроимпульс на затворе транзистора VT2 формируется в момент резкого изменения величины тока, поступающего в нагрузку.
Выход генератора должен быть согласован с симметричной нагрузкой с волновым сопротивление 25 Ом, согласно данным таблицы 1.

Таблица 1

Зависимость параметров формируемых импульсов от величины сопротивления нагрузки (для S-диода с напряжением включения 120 В [2]). Согласно [2], формируемая амплитуда импульсов на выходе S-диода падает на 30-40% при увеличении частоты с 25 до 100 кГц.

Стабилизация амплитуды формируемых импульсов на выходе S-диода достигается подачей отрицательного смещения амплитудой 25 В, для более быстрого восстановления высокого сопротивления диода.

При использовании схемы отрицательного смещения амплитуда формируемых импульсов изменяется не более 10%.
В таблице 3 приведены результаты исследования напряжения включения S-диода при изменении частоты повторения, для нагрузки с сопротивлением 25 Ом.


Проведенные исследования позволили создать генератор мощных наносекундных видеоимпульсов на основе использования S-диодов с улучшенными тактико-техническими и экономическими показателями по сравнению с известными.
Такие генераторы могут найти широкое практическое применение и в других областях, например в качестве устройств запуска для мощных тиратронов и разрядников, для накачки полупроводниковых лазеров, для систем широкополосной радиолокации и ультразвуковой локации.