Обострение фронта импульса с помощью активных сред, страница 2

3) Магнитная вязкость (динамический гистерезис) => предельное время намагничивания.

Время намагничивания τ_п

При τ_п~ 1мкс работает теория смещения границ между доменами

При τ_п < 1мкс работает теория некогерентного перемагничивания.

(2)

τ_min ~ 1нс. α - коэффициент диссипации.

В результате процессов перемагничивания во фронте падающей волны происходят потери энергии.

Совместное решение уравнения перемагничивания (2) и телеграфных уравнений дает время фронта обострения волны в ферритовой линии:

, где f(m₀) = 4 – 12, m₀ = M_n/M_s,

M_n – начальная намагниченность,

M_s – намагниченность насыщения.

Можно ввести удобные понятия:

Эффективная магнитная проницаемость для фронта:

Эффективное сопротивление:

Расстояние для образования У.В.:

η, p – коэффициенты формы и сечения

Т – время дискретности (одно звено)

3. Одновременное обострение переднего и заднего фронта.

Коаксиальная линия с ферритом.

Максимальная крутизна нарастания тока или напряжения импульсов при формировании их методом ударных волн ограничена дисперсионными свойствами феррита и дисперсией линии передачи.

Дисперсионная линия с ферритом – предельно короткий фронт импульса.

Магний – марганцевые ферриты типа ВТ – наилучший вариант, а также никель – цинковые ферриты типа НН.

Задача: Рассчитать линию на ферритах, по заданной длительности фронта и амплитуде тока I , волновому сопротивлению Zн.

Средний диаметр ферритового кольца:

, где использована связь .

При отсутствии подмагничивания 0 < m₀ = M_r/M_s < 1.

По размерам кольца найдем внешний диаметр.

d₃ =d₂+2h, где толщина изоляции определяется электрической прочностью диэлектрика: h ~ IR_н/E_пр.

Коэффициент заполнения линии ферритом: .

Итак длина формирующей линии равна:

Пример: I = 100A, R_н = 50 Ом, = 1,5 нс с помощью линии длиной 3м с ферритовыми кольцами 1000 нм 2 х 1х 0,8 мм.

5. Искусственная линия с ферритом.

Недостаток: невозможно получить длительность фронта меньше постоянной времени одного звена.

Рациональный путь – использовать искусственную линию как первичные звенья обострителя. => Окончательное обострение в коаксиальной линии

Достоинства:

1) малые габариты;

2) просто осуществить регулировку начальной намагниченности «m₀», что важно для плавной регулировки длительности импульса.

Пример расчета искусственной линии:

1) постоянная времени ячейки искусственной линии

Т = τ_ф2*(μ_у)^-^{1 /2}.

2) Емкость и индуктивность звена при насыщении феррита:

3) Для образования ударной волны поле в торе должно поле насыщения: Iω/πd_ср > H_s

4) Из уравнения для магнитной проницаемости для фронта

, где для тора p = ω/πd_ср получаем выражение для числа витков и среднего диаметра:

Количество ячеек линии при образовании ударного фронта при заданной величине входного фронта.

5) .

Пример: = 50нс, = 3нс, V₀ = 4 кВ, R_н = 40 Ом.

=> n = 64 звена с Т = 1,69 нс на феррите 4Вт с ω = 5.

6. Генераторы импульсов с ферритовыми линиями.

Используются для получения импульсов с крутым передним и задним фронтом.

Используются два типа линий:

а) генератор с двумя формирующими линиями:

управляя, m₀ изменяют волновую длину линии и получают на на грузке прямоугольный импульс.

б) Линия с короткозамкнутым ответвлением условие: z₂ = z_1*z₃/(z₁+z₃)

7. Нелинейная индуктивность как формирующий элемент

Более выгодно использовать для τ_ф 5 нс, V₀ 20 кВ как формирующую линию.

Напряжение на индуктивности ~

Крутизна фронта на нагрузке определяется индуктивностью дросселя в насыщенном состоянии L_s : τ_ф ~ 2,2 L_s/R_н, начало нарастания тока в нагрузке – скорость изменения магнитного потока. I_min ~ M_r ~ m₀

1) Преобразование импульсов в линии при прохождении через неоднородность с ферритом.