Моделювання резонансного генератора імпульсів на основі діода в системі формування наносекундних сигналів
DOI:
https://doi.org/10.31649/1681-7893-2026-51-1-321-330Ключові слова:
математична модель, наносекундні імпульси, резонансний генератор, LC-контур, діод, електромагнітне знезараження, спектральний аналіз, зернова маса.Анотація
У роботі представлено підхід до дослідження процесів формування наносекундних імпульсів у системі електромагнітного знезараження зернової маси на основі розробки узагальненої математичної моделі. Запропоновано структуру моделі у вигляді взаємопов’язаних функціональних блоків, що відтворюють роботу реальної установки, зокрема процеси формування вхідного сигналу, його перетворення в резонансному генераторі на основі нелінійного напівпровідникового діода та генерацію імпульсів наносекундної тривалості. У роботі використано методи теорії електричних кіл, математичного та чисельного моделювання, спектрального аналізу сигналів із застосуванням перетворення Фур’є, що дозволило дослідити часові та енергетичні характеристики імпульсів. Особливу увагу приділено врахуванню нелінійних властивостей діода та їх впливу на форму, тривалість і спектр сигналу. Запропонована модель забезпечує можливість комплексного аналізу процесів генерації, передачі та перетворення імпульсів, а також може бути використана як теоретична основа для оптимізації параметрів систем електромагнітного знезараження зернової продукції.
Посилання
V. Novickij, A. Grainys, E. Lastauskienė, R. Kananavičiūtė, D. Pamedytytė, L. Kalėdienė, J. Novickij and D. Miklavčič, “Pulsed electromagnetic field assisted in vitro electroporation: A pilot study,” Scientific Reports, vol. 6, p. 33537, Sep. 2016, doi: 10.1038/srep33537.
V. Novickij, A. Grainys, E. Lastauskienė, R. Kananavičiūtė, D. Pamedytytė, L. Kalėdienė, J. Novickij and D. Miklavčič, “Pulsed electromagnetic field assisted in vitro electroporation: A pilot study,” Scientific Reports, vol. 6, p. 33537, Sep. 2016, doi: 10.1038/srep33537.
P. Butkus, A. Murauskas, S. Tolvaišienė and V. Novickij, “Concepts and capabilities of in-house built nanosecond pulsed electric field (nsPEF) generators for electroporation: State of art,” Applied Sciences, vol. 10, no. 12, p. 4244, 2020, doi: 10.3390/app10124244.
M. Abadi, M. H. Marzebali, V. Abolghasemi and H. Anisi, “High-voltage pulse generators for electroporation applications: A systematic review,” IEEE Access, vol. 10, pp. 1–1, 2022, doi: 10.1109/ACCESS.2022.3184015.
V. Novickij, N. Rembiałkowska, W. Szlasa and J. Kulbacka, “Does the shape of the electric pulse matter in electroporation?” Frontiers in Oncology, vol. 12, p. 958128, Sep. 2022, doi: 10.3389/fonc.2022.958128.
V. Mardzyavko and A. Rudenko, “Determination of stability conditions for electron flows in semiconductor devices as part of pulse generators,” Modern Engineering and Innovative Technologies, vol. 31, part 1, pp. 23–31, Feb. 2024, doi: 10.30890/2567-5273.2024-31-00-043.
V. A. Mardzyavko and A. Rudenko, “Theoretical and practical aspects of the use of microwave generators for disinfection of grain crops,” Bulletin of the Kherson National Technical University, vol. 90, no. 3, pp. 85–94, 2024, doi: 10.35546/kntu2078-4481.2024.3.11.
X. L. Yao, T. Y. Lin and J. L. Chen, “Research for high-voltage nanosecond rectangular pulse generator,” Advanced Materials Research, vols. 718–720, pp. 1691–1695, 2013, doi: 10.4028/www.scientific.net/AMR.718-720.1691.
J. Mao, X. Wang, D. Tang, H. Lv, C. Li, Y. Shao and L. Qin, “A compact, low jitter, nanosecond rise time, high voltage pulse generator with variable amplitude,” Review of Scientific Instruments, vol. 83, no. 7, p. 075112, 2012, doi: 10.1063/1.4737146.
C. Zhao, Q. Zou, X. Ren et al., “Development of nanosecond spike pulse power supply for electrochemical micromachining,” Scientific Reports, vol. 13, p. 22833, 2023, doi: 10.1038/s41598-023-48793-z.
L. Vakhonina, V. Mardzyavko, and A. Rudenko, “Resonant pulse generator based on a diode,” Bulletin of the Kherson National Technical University, vol. 1, no. 92, pp. 39–48, 2025, doi: 10.35546/kntu2078-4481.2025.1.1.
L. Howard and K. Daneshvar, “Nanosecond-pulse generator for laser diodes,” Review of Scientific Instruments, vol. 60, no. 10, pp. 1–6, 1989, doi: 10.1063/1.1140528.
A. Valizade, P. Rezaei and A. A. Orouji, “A compact reconfigurable sub-nanosecond pulse generator with pulse-shape modulation,” International Journal of Microwave and Wireless Technologies, vol. 9, no. 4, pp. 741–745, 2017, doi: 10.1017/S1759078716000921.
Y. Zhu and L. Wang, “Design and implementation of nanosecond pulse generator based on reconfiguration PLL in FPGA,” in Proc. ESAC, 2015, pp. 78–82, doi: 10.2991/esac-15.2015.78.
Z. Zhu, Y. Yang, L. Hu et al., “Bipolar ultra-wide spectrum pulse generator based on GaAs photoconductive switches,” High Power Laser and Particle Beams, vol. 36, p. 115007, 2024, doi: 10.11884/HPLPB202436.240238.
L. Pang, Q. Zhang, B. Ren and K. He, “A compact repetitive high-voltage nanosecond pulse generator for the application of gas discharge,” Review of Scientific Instruments, vol. 82, no. 4, p. 043504, 2011, doi: 10.1063/1.3572265.
N. Kosulina, M. Chorna, I. Boroday, O. Avrunin and V. Semenets, “Analysis of characteristics of semi-disc leucosapphire resonator with electronic frequency tuning ”, Telecommunications and Radio Engineering (English translation of Elektrosvyaz and Radiotekhnika), vol. 81, no. 6, pp. 1–14, 2022, doi: https://doi.org/10.1615/TelecomRadEng.2022037910
##submission.downloads##
-
PDF
Завантажень: 0
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:- Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
