Н.М. Изюмов, Д.П. Линде - Основы радиотехники (1083412), страница 76

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 76)

гл. 3). Использование подложки с большой диэлектрической проницаемостью (е= =8 — 15) позволяет при заданной частоте уменьшить длину волны, распространяющейся вдоль линии, в рга раз, что позволяет сделать все устройство весьма миниатюрным даже в диапазоне метровых волн. В некоторых случаях индуктивные элементы выполняются в виде полуколец или спиралей, наноси- мых на подложку методом фотолитографии с дальнейшим наращиванием толщины проводящего слоя гальваническим способом.

На рис. 10.42 приведены схема генератора СВЧ с внешним возбуждением с полосковыми линиями и их эквивалентные параметры. Напряжение возбуждения по полосковой линни подается на эмиттер транзистора, база которого заземлена. Источник постоянного напряжения соединяется с коллектором через четвертьволновые короткозамкнутые отрезки полосковых линий, играющие роль разделительных дросселей, входное сопротивление которых для токов СВЧ очень велико. Напряжение от возбудителя поступает через разделительный конденсатор С, и выделяется на отрезке разомкнутой полосковой линии длиной !(Х/4, имеющей входное сопротивление емкостного характера.

Цепь постоянной составляющей базового тока замыкается через разделительную индуктивность Ер, роль которой выполняет отрезок четвертьволновой короткозамкнутой полосковой линии. Конденсатор Се и эквивалентная емкость Сэ образуют емкостный делитель напряжения, необходимый для согласования линии со входным сопротивлением транзистора. На СВЧ оно носит обычно активно-индуктивный характер из-за возрастающего с частотой индуктивного сопротивления выводов базы и эмиттера. Нагрузочная цепь имеет вид контура с частичным включением, от соотношения емкостей которого (Сз и Сэ) зависит его эквивалентное сопротивление для транзистора, Для удобства использования транзисторов в схеме с ОБ у некоторых из них вывод базы соединен с корпусом прибора.

Конструктивно такой генератор обычно монтируют на диэлектриче- 10.8. КЛНСТРОННЫЕ УСИЛИТЕЛИ И ГЕНЕРАТОРЫ йп еягеуеипеяя иагругиг Рнс. 10.43. Двукконтурный клпстрон-уснлнтель ской пластине вместе с нндуктнвностямн, резисторами н конденсаторами; роль последних выполняют нанесенные на пластнау по описанной выше технологмн проводящие площадки (второй обкладкой служит .фольга, покрывающая другую сторону пластины). Резисторы создаются сходным образом в виде проводников с большим удельным сопротнвленнем.

Часто подобные генераторы оформляются в виде законченного самостоятельного устройства — модуля с коа- Выше уже говорилось, что ннер. цнонность электронного потока приводят к потере эффектнэностн работы ламповых генераторов в днапазонеСВЧ. Но, оказывается, инерционность электронов можно использовать для формнровання коротких импульсов тока, что необходимо для получения высокого электронного КПД генераторных прнборов.

Первое устройство, в котором это было осуществлено — двухконтурный клнстрон. Конструкция такого клнстрона показана на рнс. 10.43. В левой части баллона размещен электронный прожектор, предназначенный для создания однородного потока быстролетящнх электронов. Он состоит нз оксндного катода 1, фокуснрующего электрода 2 в виде диафрагмы нлн цилиндра, на который подается небольшое отрнцательное напряжение, сжамающее электронный пучок в поперечной плоскости, м ускоряющего электрода 3, находящегося под большим положительным напряженнем. Однородный поток электронов, выйдя нз прожектора, движется дальше по инерции, поскольку остальные элементы конструкции клнстрона имеют тот же потенцнал, что н кснальнымн нлн полосковыми выводамн.

Все устройство помещается в герметнзнрованный корпус, который заполняется инертным газом, чтобы пре. дохраннть от окисления н разрушення тоннопленочные элементы. В некоторых случаях часть элемен. тов выполняется в обычной дискретной форме; нх прнварпвают нлн прнпанвают к основной пленочной части схемы. Такая конструкция называется г н бр н д н о й; к ннм чаще всего относятся устройства повышенной мощности.

ускоряющий электрод, н постоянных электрических полей за прожектором нет. На пути потока установлен объемный резонатор 4, средняя часть которого выполнена в виде сеток. Объемные резонаторы, как н рассмотренные выше коакснальные резонаторы, образуются замкнутыми металлическими поверхностями н представляют собой колебательные снстемы с собственными частотами, лежащими в диапазонах децнметровых, сантнметровых н миллиметровых вола. Пронсхожденне нх можно пояснить следующим образом. Желая получить контур с предельно высокой собственной частотой, конструктор должен стремиться к максимально возможному уменьшению его емкости н нндуктнвностн.

Прн этом конденсатор он сводит к двум небольшнм пластинам, а катушку нндуктнвности — к одному витку, соеднняюще. му этн пластины грнс. 10.44,а). Казалось бы, большего достичь не удастся. Однако если вспомнить, что прн параллельном соеднненян нндуктнвностей результнрующая индуктивность уменьшается, то станет ясно, что таких витков целесообразно включить как можно Рис. 10.44. Объемные резонаторы свернвысоких частот Ц н,а(лоэз Рис. 10.45. Скоростная группировка потока электронов в клистроне больше (рис.

10.44, б). Увеличив их число, придем к сплошной металличесной поверхности, изображенной на рис. 10.44, в. Собственнан частота подобного контура должна быть очень высокой. Попутно следует отметить, что благодаря большой поверхности токонесущих элементов и отсутствию потерь на излучение (все поле сосредоточено внутри объема, ограниченного проводящими поверхностями) объемные резонаторы обладают высокой добротностью, измеряемой сотнями и даже тысячами, К первому объемному резонатору (первому контуру) клистрона подводится по фндерной линии напряжение (),з!пыг с частотой, равной его собственной частоте (рис. !0.45), и в контуре возбуждаются вынужденные колебания. Электроны, влетевшие в пространство между сетками резонатора, подвергаются воздействию его электрического поля; часть из них тормозится, а часть ускоряется.

Благодаря тому, что колебания в первом резонаторе слабые, изменения скорости электронов относительно невелики и изменений плотности потока внутри резонатора ие происходит. Продолжая свой полет за резонатором, электроны, получившие ускорение, начинают догонять элентроны, прошедшие резонатор, когда на его сетке после тормозящей фазы напряжение стало равным нулю (эти электроны называют невозмущенными). Электроны, прошедшие резонатор ранее в тормозящем поле, будут отставать и также приближаться к невозмущенным электронам, и на некотором расстоянии от первого резонатора, называемого групп и р о в а т е л ем, поток соберется в сгустки около невозмущенных электронов.

Следует обратить внимание на то, что с электронами, попавшими в резонатор, когда его поле переходило от ускоряющей к тормозящей фазе, произойдет обратное. Поскольку сначала резонатор проходили ускоренные электроны, а затем замедленные, то как те, так и другие будут удаляться от этих не- 247 возмущенных электронов и около них н потоке образуются разрежения. Поэтому сгустки будут следовать через интервалы, равные периоду колебаний в группирователе.

Подобный процесс, при котором малая модуляция потока по скорости приводит к модуляции нотона по плотности, называется с к оростной группировкой электрр о нного потока. Пространство же за группирователем, в котором происходит этот процесс, называют пространством дрейфа, так как электроны в нем летят по инерции (дрейфуют), Если в месте, где образуютси сгустки потока, поместить второй резонатор, то, проходя через его сетки, они будут наводить в нем переменные токи и между сетками создастся переменное электрическое поле. Сгустки приходят один раз за период и, взаимодействуя с тормозящим полем резонатора, пополняют его энергию так же, как импульсы анодного тока пополняют энергию контура в ламповом генераторе. Так же как в ламповом генераторе (см.

Характеристики

Список файлов книги