ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ИМПУЛЬСЫ И ФОРМЫ ИХ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ

История развития и области применения импульсной техники

Импульсная техника получила широкое распространение примерно шесть десятилетий назад в связи с развитием радиолокационных систем. В радиолокации используются мошные зондирующие радиоимпульсы, посылаемые узконаправленной антенной в пространство. Радиоволны отражаются от металлических и диэлектрических поверхностей различных предметов и возвращаются к антенне, которая после окончания зондирующего импульса переключается на чувствительный радиоприемник. Если на пути радиолуча нет отражающих предметов, то на входе приемника сигнал очень слабый. При появлении в зоне луча отражающего объекта сигнал резко возрастает и индикаторные устройства (экраны радиолокатора) фиксируют появление объекта (цели) в виде яркой точки на более темном фоне.

По длительности задержки отраженного радиоимпульса относительно зондирующего можно точно определить расстояние до цели. Зная направление луча, в момент приема отраженного импульса можно определить также высоту полета цели и ее точные географические координаты. По доплеровскому смещению частоты определяется и скорость движения цели. При этом оказывается, что дальность и точность определения координат зависят от длительности импульса, его амплитуды и формы. Современные радиолокационные системы позволяют «видеть» на расстояние до 1000 км с точностью определения дальности ±100 м. При этом скорость определяется в пределах от 5 до 20 000 км/ч с точностью ±1 км/ч.

Большинство современных радиотехнических систем передачи информации работает в прерывистом импульсном режиме. В системах дальней коротковолновой (КВ) и ультракоротковолновой (УКВ) радиосвязи используется работа на ключе. Наиболее качественная передача звука и телевизионного изображения осуществляется в цифровом виде в режиме импульсно-кодовой модуляции. Широко используются цифровые радиорелейные и спутниковые системы связи.

Импульсный режим в радиотехнических системах связи позволяет развить в импульсе большую мощность сигнала, перекрываТаблица 1.1

Развитие элементной базы импульсных устройств

юшую радиопомехи. При этом средняя мощность передатчика может быть сравнительно низкой.

Развитие акустоэлектронных систем извлечения информации, работающих по принципу радиолокатора, потребовало разработки мощных импульсных ультразвуковых генераторов и соответствующих систем обработки отраженных акустических сигналов сложной формы. Современные акустические импульсные системы (сонары) позволяют «видеть» внутренние органы человека, исследовать недра Земли до глубины 5 км, «видеть» в морской глубине рыбные косяки и подводные лодки на расстоянии до 10 км.

С появлением мощных импульсных оптических излучателей направленного действия (лазеров) начали интенсивно развиваться оптические системы получения информации. По аналогии с радиолокационными системами (радарами) такие системы назвали лидарами. Современные лидары позволяют определять расстояние от Земли до Луны с точностью нескольких метров, наблюдать искривление земной поверхности во время приливов, определять координаты спутников и летающих объектов, состав атмосферы и наличие в ней загрязняющих примесей и т.д.

Наряду с радиотехническими системами шло развитие вычислительной техники и электронно-вычислительных систем, которые также оперируют с импульсными электрическими сигналами.

Современные вычислительные машины имеют тактовую частоту 1800 МГц, а в современных вычислительных комплексах передача информации происходит со скоростью до 2 10⁹ импульсов в секунду.

Развитие импульсной техники происходило на базе совершенствования импульсных функциональных устройств: импульсных генераторов, усилителей, электронных ключей, логических элементов, формирователей импульсов специальной формы, модуляторов, компараторов и т. п. Этапы развития импульсной техники показаны в табл. 1.1.

Более подробно с развитием импульсной техники можно ознакомится в работах [1—6, 15).