Диссертация (1137078), страница 7

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

Текст из файла (страница 7)

Последнее объясняется тем, что вмагнетроне анодный ток и устойчивые колебания могут возникнуть не мгновенно,а после превышения анодным напряжением порогового значения [3]. Так же,учитывая случайный характер возникновения колебаний в автогенераторе, отимпульса к импульсу возможно изменение момента возникновения колебанийотносительно фронта модулирующего импульса. Возможен пропуск импульса,когда устойчивые колебания в магнетроне не возникают, практически отсутствуеткатодный ток. На рис. 2.1 приведена типовая ВАХ многорезонаторногомагнетрона.36Модуляция осуществляется подачей импульсов напряжения отрицательнойполярности на катод.

Для многих магнетронов связь между рабочим U а раб ипороговым U а пор напряжениями удовлетворительно описывается соотношениемU а пор  (0,7...0,8) U а раб .При анодных напряжениях ниже порогового магнетрон генерирует шумы(неустойчивые колебания) и анодный ток имеет очень малую величину.Возможновозникновениеискрений.Магнетронхарактеризуетсясвоимстатическим сопротивлением R0  U a / I a .При анодном напряжении выше порогового Uа  Uа пор , но меньшемнапряжения возбуждения высших видов колебаний U а высш.  U а возникаютустойчивые колебания вида  . В этой области напряжений ВАХ магнетронаможет описываться прямой, имеющей большую крутизну и соответствующейменьшейвеличинедифференциальногосопротивлениямагнетронаR '0  R0 /(20...30) .В области малых токов, кроме генерации шумов, легко возникают искрениякатода и пробои магнетрона.

Для уменьшения времени пребывания магнетрона вэтом режиме длительность участка переднего фронта импульса до Uа  Uа пордолжна быть возможно меньше и фронт импульса должен быть очень крутым.Однако при большой крутизне этого участка переднего фронта, когда  ф    времени, необходимого для возбуждения и установления колебаний вида  ,вычисляемого по формуле   4QL / f0 , где QL – нагруженная добротностьмагнетрона, f0 – частота генерируемых колебаний, возможен «проскок» областивозбуждения колебаний основного вида (  вида) [58]. Если  ф    , возможныгенерациявысоковольтныхвидовколебанийилиискренияипробои.Следовательно, большая крутизна нарастания напряжения на этом участкенежелательна. Для классических магнетронов удовлетворительные результатыполучаются,еслискорость нарастания анодного напряжения составляет37Ua / t  50...300кВ / мкс .

Для коаксиальных магнетронов эта величина можетсоставлять 10...30 кВ/мкс.При напряжениях на аноде выше рабочей области для колебаний  вида( U а  U а высш. ) возможна генерация высших видов колебаний (  /2 и др.). Поэтомунеобходимо исключать возможность появления перенапряжений на анодемагнетрона относительно рабочего вида колебаний. На рис. 2.2 приведенадиаграммавидовколебанийдлявосьмирезонаторногомагнетрона.Длямагнетронов сантиметрового диапазона, как правило допускаются пульсациимодулирующего напряжения на уровне ±3%. Для магнетронов миллиметровогодиапазона длин волн, учитывая малые зазоры между блоком резонаторов икатодом, перенапряжения могут привести к возникновению искрений.

Поэтомудля таких приборов допускаются перенапряжения не более 0,5...1,5% отноминального значения.Рис. 2.2. Диаграмма видов колебаний для восьмирезонаторного магнетрона(заштрихована область докритических режимов).Рис. 2.3. Эквивалентная схема магнетрона.38На рис. 2.3 представлена эквивалентная схема магнетрона. Здесь CМ внутренняя паразитная емкость магнетрона; Iа (Ua ) - ток анода магнетрона,связанный с приложенным между анодом и катодом напряжением следующимвыражением:Ua / R '0 при Ua  Uа пор ,I a (Ua )  3/2IKUU a а пор  при Ua  Uа пор. а пуск(2.10)В настоящей работе не будут рассматриваться случаи работы магнетрона навысших типах колебаний и процессы, происходящие при возбуждении колебанийи переходе между видами колебаний.При изменении напряжения U а (при B=const) изменяются ток анодамагнетрона и частота генерируемых колебаний [61].

Это явление называетсяэлектроннымсмещениемчастоты(ЭСЧ).Дляавтогенераторовпринятоопределять этот параметр зависимостью f   ( I a ) изменения частоты в МГц приизменении тока на 1 А. Неравномерность или нестабильность напряжения навершине импульса определяется допустимой нестабильностью частоты за времяимпульса вследствие ЭСЧ.

При заданной величине нестабильности частоты похарактеристикам электронного смещения частоты можно определить допустимуювеличину изменения анодного тока Ia и относительную или абсолютнуюнеравномерность напряжения на вершине импульса  U a I a R '0.UaI a R0Типовые значения параметра ЭСЧ для магнетронов миллиметровогодиапазона составляют 10…20 МГц/А. При спаде питающего напряжения за времяимпульса на 1% за счет разряда накопительной емкости в схемах с частичнымразрядом накопителя относительное изменение частоты генерируемых колебанийсоставляет (1…5)·10-4.

При работе в пачечном режиме начальная фаза колебанийбудет различна для каждого импульса, что усложняет использование схем скогерентным накоплением энергии пачки импульсов. Начальная частотагенерируемых колебаний определяется величиной напряжения U а , поэтому39стабильностьначальнойрадиоимпульсовчастотыопределяетсягенерируемыхстабильностьюипоследовательностейпульсациямиисточникапитающего напряжения.

Допустимая величина нестабильности начальнойчастоты генерируемых колебаний ограничивается полосой захвата схемыавтоматической подстройки частоты (АПЧ) гетеродина приемника, при цифровойобработке сигнала - полосой пропускания системы обработки информации. Притиповых значениях стабильности напряжения на выходе высоковольтногоисточника 10-4 стабильность начальной частоты составляет 10-6.В радиолокации в качестве генераторов с внешним возбуждением частоиспользуются усилительные приборы М типа с нерезонансными замедляющимиструктурами.

Эти приборы обладают высоким КПД (30...80 %) и рабочей полосойдо 20%, что обуславливает их широкое применение в оконечных каскадахмощных усилительных трактов. Коэффициент усиления таких приборов непревышает 20 дБ и при высоком КПД может иметь значение 6..10 дБ.Замедляющие структуры этих приборов обладают малыми потерями на проходмежду СВЧ входом и выходом (менее 2 дБ), поэтому они могут работать в«прозрачном» режиме.

Их часто включают в последовательные цепочки ссовмещенными цепями питания, при этом оконечный прибор имеет малыйкоэффициент усиления (менее 10 дБ) при КПД более 60%.Модуляция в РПДС, построенных на усилительных приборах типа М,осуществляется аналогично РПДС на магнетронах.2.1.2 Клистронные генераторы как нагрузка импульсных модуляторовКлистроны разделяются на два типа: пролетные и отражательные. Впролетных клистронах используются два или более резонаторов, причем ихфункции четко разделены. Первый (по пути движения электронов) резонатор,называемый группирователем или входным резонатором, используется длямодуляции потока электронов по скорости с последующим преобразованием этоймодуляции в пространстве дрейфа между резонаторами в модуляцию потока поплотности.Промежуточныерезонаторыиспользуютсядлякаскадной40группировки, а последний выходной – для отбора энергии от электронного потокаи передачи ее в нагрузку, поэтому его иногда называют улавливателем.Пролетные клистроны главным образом используются как генераторы с внешнимвозбуждением или усилители мощности с большим коэффициентом усиления помощности до 50…60 дБ при высоком к.

п. д.В отражательном клистроне один и тот же резонатор используется длямодуляции по скорости и для отбора энергии. Обладая небольшим к. п. д.,отражательные клистроны, в основном, используются в качестве автогенераторовмалой мощности.В РПДС преимущественно используются пролетные многорезонаторныеклистроны, как правило, содержащие 5 резонаторов. Схема трехрезонаторногоклистрона приведена на рис. 2.4.

Основными элементами усилительногоклистрона являются электронная пушка, резонаторы и коллектор. Электроннаяпушка состоит из подогревного катода и фокусирующего электрода [62].Электронный поток в клистроне имеет форму цилиндрического луча. Потенциалфокусирующего электрода, как правило, выбирается равным потенциалу катода.Резонаторы размещены вдоль пролетного пространства.

Пролетное пространствозаканчивается коллектором с системой охлаждения. На резонаторы и коллекторподается положительное ускоряющее напряжение относительно катода.Рис. 2.4. Схема устройства многорезонаторного пролетного клистрона.41Внекоторыхконструкцияхклистроновукатодарасполагаетсяуправляющий электрод [14] в виде цилиндра, штыря или сетки. Напряжение наэтом электроде по отношению к катоду может изменяться от отрицательныхзначений до небольших положительных.а)б)Рис.

2.5. Выходная а) и проходная б) ВАХ пролетного клистрона.Клистроны могут использоваться в схемах с анодной и сеточной (приналичии управляющего электрода) модуляцией. При работе в импульсном режимена СВЧ вход клистрона непрерывно подаются усиливаемые электромагнитныеколебания. Мощность этих колебаний определяется из амплитудно-частотныххарактеристикклистронаивимпульсномрежимедляобеспечениямаксимального КПД и выходной мощности соответствует режиму насыщения [3].На рис. 2.5. приведены типовые статические выходная и проходная (дляконструкции с управляющим электродом) характеристики пролетных клистронов.Они подчиняются зависимости (2.3). Импульсная анодная модуляция вклистронах осуществляется подачей импульсного ускоряющего напряжения U aот импульсного модулятора на резонаторы.При сеточной модуляции ускоряющее напряжение приложено междукатодом и резонаторами лампы.

Характеристики

Список файлов диссертации