Details

Impulsgenerator

Man kann mit einfachen Mitteln einen Impulsgenerator bauen, dessen Pulsbreite nur wenig über 1ns liegt und mit Flanken aufwarten kann, deren Anstiegszeiten bei ca. 50kV/µs liegt.

Dazu können durchaus gewöhnliche Niederfrequenztransistoren eingesetzt werden (hier ein bekannter 2N2222). Die Transistoren arbeiten im Lawinenbetrieb, was nicht bei jedem Transistor möglich ist.

Der für die Impulserzeugung verantwortliche Transistor wird mit einer Spannung zwischen Kollektor und Emitter beaufschlagt, welche sehr nahe an einen Spannungsdurchburch kommt. Hier sind es rund 110V. Die Basis liegt im Ruhebetrieb an Masse (47µH Spule und 2,2kR-Widerstand). In diesem Modus sperrt gerade noch der 2N2222.

 

alt

Wird jedoch am Triggereingang ein Signal angelegt, erhält der 2N2222 an seiner Basis für eine kurze Zeit eine positive Spannung: Der Transistor bricht durch.

Damit der Transistor keinen Schaden nimmt, ist zwischen der 110V Spannungsquelle und seinem Kollektor eine Konstantstromquelle (BC556B, BF421) zwischengeschaltet. Diese lädt die beiden Kondensatoren (22pF) auf. Sobald der Transistor durchbricht, steht nahezu schlagartig die Energie aus den beiden 22pF-Kondensatoren am Ausgang zur Verfügung (ungefähr die halbe Spannung [<50V], aufgrund der vorgenommenen einfachen Impedanzanpassung mittels 4 x 100R-Widerständen).


Hier ein Beispiel der verfügbaren Ausgangsspannung. Dazu wurde ein 20dB Dämpfungsglied zwischengeschaltet (20dB -> Spannungsteilung von 10:1; Damit sind die Spannungswerte am Oszillograph um den Faktor 10 geringer als am Ausgang des Impulsgenerators)

alt

 


Liegt am Triggereingang ein 1MHz Rechtecksignal an, so sind im Spektrum des Ausgangssignals im Abstand von 1MHz Frequenzlinien vorhanden. Nachfolgend beispielhaft eine Messung im UKW-Band

alt

 


Impulsbreite reduzieren

Durch die Nutzung eines kleines Stück Koaxialleitung als kurzgeschlossene Stichleitung lässt sich gezielt die Impulsbreite begrenzen.

Die nachfolgende Schaltung zeigt diese Möglichkeit.

alt

 

Ist S3 geschlossen so wird die Welle beim Austritt aus der Koaxialleitung mit umgekehrter Polarität reflektiert (r=-1; Phasendrehung von 180°). Diese reflektierte Welle tritt nach kurzer Zeit (t≈[2xl]/[cx0,66]) wieder am Einkoppelpunkt (hier 3 x 18R-Widerstände) auf. Da sie nun eine invertierte Polarität besitzt wird die vom Imuplsgenerator eintreffende Welle mehr oder weniger eliminiert.

Die Koaxialleitung (Verkürzungsfaktor ca. 0,66) hatte die Länge von ca. 10cm:

t=[2 x 0,1m]/[300*10E6m/s x 0,66] =1,01ns

alt

 

Damit ist die Impulsbreite auf 1ns begrenzt worden. Im nachfolgenden Oszillogramm erkannt man, dass nun auch die fallende Flanke recht schnell erfolgt, was der oben beschriebenen Maßnahme entstammt.