Вакуумный разрядник с низким напряжением срабатывания

 

Изрбретение относится к электровакуумной технике и может быть использовано для защиты приемников от электрических импульсов субнаносекундного диапазона, превышающих по длительности и амплитуде наперед заданные значения. Цель изобретения - улучшение частотных характеристик , повышение надежности срабатывания. Вакуумный разрядник содержит два электрода , выполненных в виде полосковой проходной системы, электрические выводы выполнены в виде двух объединенных с колбой коаксиально полосковых переходов, диэлектрическая пластина расположена между электродами полосковой проходной системы, резистивный слой выполнен с зазорами . 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

)s Н 01 J

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССP (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4704384/21 (22) 14.06.89 (46) 15.04.93. Бюл, М 14 (72) С.В.Кирушев и С,А.Цветков (56) Быстродействующие газоразрядные поеаохоанители. Электроника, т.58, М 3 (710), 1985, с.78.

Авторское свидетельство СССР

hk 766392, кл. Н 01 S 17/46, 1979. (54) ВАКУУМНЫЙ РАЗРЯДНИК С НИЗКИМ

НАПРЯЖЕНИЕМ СРАБАТЫВАНИЯ (57) Изобретение относится к электровакуумной технике и может быть использовано для защиты приемников от электрических

Изобретение относится к электровакуумной технике и может быть использовано для защиты приемников электрических импульсов с полосой пропускания 1 ГГц от электрических импульсов амплитудой 500—

2000 В при длительности 10-100 мкс.

В ряде экспериментов при регистрации одиночных импульсов субнаносекундного диапазона длительностей в линиях для их передачи требуется устанавливать разрядники многократного использования с относительно низким напряжением срабатывания (500-2000 В). широкой полосой пропускания, более 1 ГГц, и высокой надежностью. К таким требованиям приближается разрядник, использующий эффект пробоя по поверхности резистивной пленки в вакууме.

Выполнение всех указанных выше требований обуславливает конструктивно-технологическое решение. связывающее надежность (стабильность срабатывания, воспроизводи5U 1674664 А1 импульсов субнаносекундного диапазона, превышающих по длительности и амплитуде наперед заданные значения. Цель изобретения — улучшение частотных характеристик, повышение надежности срабатывания, Вакуумный разрядник содержит два электрода, выполненных в виде полосковой проходной системы, электрические выводы выполнены в виде двух объединенных с колбой коаксиально полосковых переходов, диэлектрическая пластина расположена между электродами полосковой проходной системы, резистивный слой выполнен с зазорами. 3 ил. мость) и линейность частотных характеристик (АЧХ, ФЧХ, КСВН).

Цель изобретения — улучшение частотных характеристик разрядника и повышение надежности его срабатывания.

Цель обеспечивается за счет выполнеей ния электродов и электрических выводов в полосково-коаксиальном варианте при одновременном выполнении розистивного слоя с зазором, что позволяет устранить фЬ вредное влияние индуктивности и омиче- (7с ского сопротивления эа счет наличия у зазо- 0, ра развязывающей емкости, которая улучшает формы АЧХ, ФЧХ,КСВН;зазорфиксированной величины в резистивном слое также является определяющим фактором надежности срабатывания, так как введение зазора повышает стабильность напряжения срабатывания и устраняет высокие требования к однородности резистивной пленки.

На фиг. 1 представлена схема предлагаемого разрядника; на фиг. 2 представлена

1674664 конструкция диэлектрической пластины с резистивным слоем и защитными электродами: на фиг.За,б представлены осциллограммы импульсов напряжения на выходе сверхширокополосного разрядника для защиты приемника электрических импульсов.

Вакуумный разрядник содержит стеклянную колбу 1, диэлектрическую подложку

2, резистивный слой 3, пластины 4 прямоугольной формы (электроды), контактные площадки 5, защитные электроды 6, зазор 7 в резистивной пленке, герметичные коаксиэльно-полосковые переходы 8, пустотелый цилиндр 9, центральный электрод 10. диэлектрическую шайбу 11, Герметичные коаксиально-полосковые переходы выполнены соответствующими входно лу рззьему. Первый и второй металлические электроды 4 образуют проходную полосковую систему, Концы первого электрода (верхнего на фиг.1) соединены с центральными электродами 10, концы второго (нижнего на фиг.1) — со стенками пустотелых цилиндров коаксиально-полосковых переходов, Диэлектрическая подложка 2 расположена между электродами 4 полосковой системы первого и второго электродов под фиксированным углом к плоскости электродов 4. Каждый из защитных электродов 6 соединен соответственно с каждым электродом 4 и выполнен в иде у олка, защищающего контактную площэдку 5. Шайбы 11 поддерживают электроды 10 и пластины 4.

Вакуумный разрядник защиты приемника электрических импульсов работает следующим образом.

При подаче на входной разъедал (левый или правый коаксизльно-полосковый переход, с л.фиг.1) разрядника импульса наносекундной длительности положительной или отрицательíой полярности напряжение прикладывается между электродами 10 и цилиндрами 9, а также между пластинами 4 и соединенными с ними электродами 6, контактными площадками 5, резистивными слоями 3, разделенными зазором 7, расположенными на диэлектрической подложке 2 резисгивного элемента. При амплитуде импульса, меньшей напряжения срабатывания разрядника, срабатывания (пробоя) в вакууме разрядного промежутка не происходит импульс напряжения проходит на выход разрядника без искажений и поступает на вход приемника электрических импульсов, Конструкция предлагаемою разрядника выполнена проходной, В начальные моменты приложения напряжения длительностью менее 1 мкс цепь не замкнута (имеется зазор), все напряжение прикладывается к зазору 7 в резистивном слое. Поскольку зазор имеет определенную, очень малую величину (для напряжения срабатывания в вакууме при давлениях от 10 до 1О мм Hg, равного 1,2

-3 -6 кВ, величина зазора выбрана 50 мкм),то при напряжениях на зазоре 7, меньших напряжения срабатывания, напряженность поля в зазоре меньше критической напряженности поля; пробоя промежутка не происходит, и импульс напряжения проходит на выход разрядника без искажений (см.фиг.3a). Наличие нескольких зазоров не изменяет характер работы прибора и сказывается только на величине напряжения срабатывания разрядника (напряжение срабатывания увеличивается).

При подаче на вход разрядника импульса. от которого следует защитить приемник, как правило несколько десятков-сотен мик20 росекунд и амплитудой более напряжения срабатывания (например, импульс, сформированный в антенне при ударе молнии, или другой мощный импульс, приводящий без разрядника к выходу приемника иэ строя), происходит срабатывание разрядника через некоторое время (время задержки развития разрядка) и часть энергии импульса рассеивается в вакуумном дуговом разрядке. На выходе длительность импульса станоЗО вится меньше исходного — импульса в системе беэ разрядника (см.фиг,Зб, показано пунктирной линией), B стадии развития разряда дуга возникает между контактными площадками 5

35 вдоль поверхности резистивных слоев 3, Положительные ионы бомбардируют катод(контактную площадку, находящуюся прд отрицательным потенциалом), разрушая ее до диэлектрической подложки 2. При этом обра40 зуется нежелательный зазор, изменяющий напряжение срабатывания, что приводит к ограничению наработки до отказа, как правило, 10 — 50 импульсов. Дополнительные защитные электроды 6 в виде уголка закрывают

45 контактные площадки от воздействия положительных ионов. При ширине дополнительных электродов, большей ширины резистивного слоя и контактных площадок. полностью исключается повреждение контактных

50 площадок и наработка на отказ увеличивается и достигает 1000 импульсов и более, т.е. по сравнению с прототипом увеличивается более чем в 20 раэ. После завершения развития разряда разрядник в течение единиц микросекунд восстанавливает исходное состояние и готов к работе.

В экспериментальном образце предлагаемого разрядника получено улучшение частотных характеристик (неравномерность ослабления сигнала не превышала минус

1674664

1,5 дБ, а КСВ Н вЂ” 1,8 в диапазоне частот 1200

МГц), что подтверждает значительное улучшение частотных характеристик по сравнению с прототипом, в котором неравномерность ослабления не превышала минус 1,5 дБ в диапазоне частот до 350 МГц, а КСВН вЂ” 1.8 в диапазоне частот до 170 МГц.

Таким образом, в предлагаемом разряднике полоса пропускания увеличивается не менее чем в 5 — 10 раз, наработка на отказ — не менее 20 раэ. снимаются жесткие требования к однородности резистивной пленки.

Формула изобретения

Вакуумный разрядник с низким напряжением срабатывания, содержащий расположенные в колбе электроды, соединенные с электрическими выводами, диэлектрическую подложку с нанесенным на нее резистивным слоем, на котором расположены контакты. соединенные с соответствующимиэлектродами, от лича ю щи йс я тем.

5 что, с целью улучшения частотных характеристик разрядника и повышения надежности его срабатывания, резистивный слой выполнен с одним и более зазором, электроды в нем выполнены прямоугольной фор10 мы и расположены параллельно один другому, диэлектрическая подложка размещена в пространстве между электродами, электрические выводы выполнены в виде коаксиальных вводов, герметично соеди15 ненных с колбой, концы одного электрода соединены с центральными электродами коаксиальных вводов. концы второго электрода — со стенками цилиндров коаксиальных вводов.

1674664

Составитель Т.Лакомкина

Техред M. Моргентал Корректор С.Юско

Редактор Т.Лошкарева

Заказ 1968 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и-открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва. Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. ужгород. ул.Гагарина, 101