Канонические схемы формирующих двухполюсников
Как следует из 2.1, цепь, обладающая переходной функцией в виде периодической ступенчатой функции, может служить ФД. Рассмотрение переходной функции (см. рис. 2.4) показывает, что искомая цепь должна быть чисто реактивной, т. е. должна состоять лишь из индуктивных и емкостных элементов, не обладающих потерями. Это следует из того, что возбуждение такой цепи перепадом напряжения или тока вызывает в ней незатухающие собственные колебания. Поскольку ФД должен быть чисто реактивным, удобно воспользоваться одной из канонических схем реактивных двухполюсников, позволяющих осуществить заданные свойства при минимальном числе элементов.
Рис. 2.7
Из теории формирующих цепей известны четыре канонические схемы, которые эквивалентны одной и той же ЛРП в том случае, когда число элементов этих схем стремится к бесконечности, а параметры их элементов выбраны по определенным законам (канонам). Эти схемы приведены на рис. 2.7, а–г, причем две первые (а и б) называются ФД 1-го и 2-го канонического видов соответственно. Третья схема (в) имеет цепочечную структуру типа фильтра высоких частот и на практике в качестве ФД не применяется, а четвертая схема (г) является ОИЛ и при стремлении числа элементов к бесконечности (но при сохранении величины суммарной емкости и индуктивности) эквивалентна ЛРП [2]–[4].
Цепь 1-го канонического вида (рис. 2.7, а), составленная из n параллельно соединенных последовательных LC-контуров, является наиболее удобной для теоретического анализа. Ее переходная характеристика представляет собой сумму синусоидальных составляющих с частотами, равными резонансным частотам этих контуров.
Цепь 2-го канонического вида (рис. 2.7, б) представляет собой последовательное соединение накопительного конденсатора и n параллельных LC-контуров, называемых противорезонансными контурами. Эта цепь достаточно часто встречается на практике, поскольку вся энергия запасается только в одном накопительном конденсаторе
, а остальные емкости участвуют лишь в процессе формирования импульсов. При определенном соотношении параметров цепей ФД 1-го и 2-го видов цепи эквивалентны одному и тому же отрезку ЛРП, обладающей волновым сопротивлением
, длиной
, где
и
– индуктивность и емкость линии соответственно, а
и
– распределенные индуктивность и емкость, измеряемые в генри на метр и фарадах на метр,
– скорость распространения электромагнитной волны в линии; t – время двойного пробега волной длины линии, равное длительности формируемого импульса.