Справочник по радиолокации. Книга 1 (1151798), страница 18
Текст из файла (страница 18)
ш2. Усиаители с линейным лучком Эле ная тор И млей взаимод Расстояние С~ййнение различны~ ~онсн~~~- ций устройств тииа О. Рис. 10.3 иллюстрирует основные структуры СВЧ-схем, которые характеризуют различные типы ламп типа О. Твисжрон. Полоса формируемых рабочих частот обычного клистрона ограничена главным образом полосой пропускания выходного резонатооа, Если замелляюшую спжктуоу Р Вход Структура Р Вы ход Глава 10. Радиолокационнь~й иередатчик Колле Катод свч- ВХОД Клистрон с разнесением боковых полос свч- выход мощности наряду с интегрированным источником стабильного питания, все детали которого заключены в облегченный корпус, Он может обеспечить высокую эффективность, широкую мгновенную полосу частот, низкий уровень шума и средний уровень мощности от нескольких десятков до нескольких сотен ватт. Было отмечено, что устройство меньше и легче, чем аналогичные ЛЬВ и твердотельные источники питания, и способно работать при высоких температурах окружающей среды.
Усиление МРМ может быть номинально 50 дБ и делиться между твердотельным возбудителем и усилителем мощности на ЛБВ в соотношении от 20у'30 до 30/20. МРМ лучше всего подходит для более высоких СВЧ-частот, возможно, от 2 до 40 ГГц, Глава 10. Радиолокационный иередатчик достигнуты с введением коаксиального магнетрона.
Ключевым отличием является включение стабилизирующего резонатора, окружающего обычные резонаторы магнетрона, при этом стабилизирующий резонатор соединен с резонаторами магнетрона так, чтобы обеспечить лучшую стабилизацию. Частота коаксиального магнетрона может быть изменена путем механического перемещения одной из торцевых пластин стабилизирующего резонатора, называемых настроечным поршнем. Настроечный поршень может быть установлен механически вне вакуумных частей с помощью вакуумного сильфона. В коаксиальном магнетроне выход любого резонатора соединен со стабилизирующим резонатором, который окружает анодную структуру. Выходная мощность затем отбирается со стабилизирующего резонатора. 10.4. Усилитель со скрещенными полями 505~; могут достичь 30 или, возможно, 40 дБ. Многие же радиолокационные приложения требуют большего коэффициента улучшения.
Некоторые РЛС также требуют применения импульсного сжатия сигналов для повышения разрешения по дальности и получения короткого импульса с энергией, равной энергии длинного импульса. Трудно модулировать фазу или частоту сигнала магнетрона для обеспечения сжатия импульсов. Таким образом, усилители мощности почти всегда используются для приложений, где требуется сжатие импульсов. Магнетроны недостаточно стабильны, чтобы их устанавливали в приложениях, где требуются очень длинные импульсы (например 100 мкс), а начальная нестабильность фазы ограничивлет их испопьювание для очень копвтких импульсов 1нвппиМеп Н:.*:..'..:'.~ 506 Глава 10.
Радиолокационныи иередатчик необходимых для усилителя. СГА могут иметь КПД от 40 до 6О%, используют более низкое напряжение, чем лампы типа О, меньше по массе и размеру и работают в полосе частот от УВЧ- до К-диапазонов. Тем не менее они имеют сравнительно низкий коэффициент усиления, а стабильность их работы и устойчивость к помехам не так хороши, как в случае устройств типа О, поэтому их применение для РЛС, рабогающих с системами селекции движущихся целей, было ограничено. Из-за низкого усиления СГА передатчику-усилителю со скрешенными полями требуется более одного этапа СВЧ-усиления, причем на каждом этапе должен использоваться свой источник питания, модулятор и элемент управления.
Все эти этапы должны быть стабильными для достижения хорошей производительности при обнаружении лнижч11Уи~та ~ ~е пей Диаметр цепи гиротрона может быть в несколько раз больше длины волны, чтобы электронный пучок не проходил рядом с тонкими СВЧ-структурами.
Поскольку чаще используется ускоряющая, а не замедляющая структура, эти лампы не имеют ограничений по размеру, как другие источники СВЧ-мощности, по мере увеличения частоты. Таким образом, они могут генерировать более высокую мощность на высоких частотах, чем другие источники СВЧ-мощности„что особенно привлекательно на миллиметровых волнах. В гиротроне магнитное поле выполняет функцию, отличную от замедляющего устройства. В замедляющем устройстве магнитное поле удерживает электронный пучок коллимипованным, В ускопякнпем устцойстве олнако магн™~®,.:..- 508 Глава 10. Радиолокационный лередатчик структуры облаков, обнаружения низколетящих целей и необычных атмосферных исследований, включая эффекты а1г крйеь.
Приведенные выше рассуждения в основном касались гиротронных усилителей. Гиротрон также работает как генератор для создания очень высокой мощности, но в качестве генератора не так популярен, как усилитель для радиолокационных приложений. Возможно, это связано с тем, что как усилитель он работает лучше в области получения нужных радиолокационных сигналов. 10.6. Контроль спектра передатчика 10.6. Контроль спектра передатчика 509 )!|~ усилителя с постоянным КПД вЂ” или ламиы с индуктивным выходом„которые описаны далее в разд. 10,7.) Другим подходом к улучшению спектра является формирование фронтов прямоугольного импульса 137~. Это уменьшает уровень спектральных составляющих.
далеко отстоящих от,~, в то время как составляющие, соответствующие плоской вершине импульса, сохраняют высокий уровень для большей части длительности импульса при его излучении. Если прямоугольный импульс имеет наилучший КПД передачи, но при этом высокую спектральную энергию на частотах, далеких от центральной частоты, то тщательно сформированный импульс имеет намного „;; ипПЛ,„ь „„снД,Д„ Глава 10. Радиолокационный иередатчик 10.7.
Лампы с сеточным управлением Лампа с сеточным управлением является современной версией классического триода или тетрода, изобретение которого совпало с началом ХХ века. Эти устройства использовали катод для генерации электронов, одну (триод) или две (тетрод) управляющих сетки и анод для сбора электронов. Небольшое напряжение, приложенное к управляющей сетке, обеспечивает управление количеством электронов, движущихся от катода к аноду. Процесс, при котором электронная плотность потока электронов модулируется сигналом, подаваемым на управляющую сетку, чтобы произвести усиление, называется модуляцией плотности. Во второй половине ~ь 1О.
7. Лалты с сеточиьи~ упраеыииел 5~1~~~ в этой главе, состоит в том, что при формировании сигнала наблюдаются некоторые потери в результирующем КПД. Таким образом, в редких случаях конструктор РЛС хотел бы использовать совершенную форму импульса в целях уменьшения ширины спектра, излучаемого за пределами нормальной рабочей полосы частот РЛС. СЕА, однако, является источником мощных ВЧ-сигналов, КПД которого не снижается при непрямоугольной или другой форме используемого сигнала, СЕА широко используется для коммерческих телевизионных передатчиков, которые имеют высокомодулированный сигнал с непостоянной амплитудой.
СЕА на основе ламп с сеточным управлением называют лампой с индуктивным выходом Хпс7ис~юе Ои~ри~ Хибе, или 1ОТ. (СЕА похож в целом на клистрод Глава 10. Радиолокационный иередатчик 1 0.8. Модуляторы В этом разделе дается краткий обзор модулятора, иногда называемого генератором импульсов, который представляет собой устройство, которое включает и выключает лампу передатчика для генерации импульса нужной формы. Желающие получить больше информации могут обратиться к главе 9 в книге Л. Сиван о передатчиках [47~, главе, написанной Т.А. Вейлом для второго издания этого справочника ~481, отчетам о конференциях 1ЕЕЕ по импульсной мощности.
Тип лампы в некоторой степени определяет тип модулятора. Модулятор в основном состоит из устройства накопления энергии, которым могут быть мощ- 10.К Модуляторы большой емкости, которую можно получить от батареи конденсаторов. Модулятор с активным переключателем имеет большую гибкость и точность, чем модулятор линейного типа.
Он может обеспечить отличную форму импульса, изменяя длительность и частоту повторения импульсов, в том числе позволяя получать смешанную длительность импульса и всплески импульсов с малыми расстояниями между импульсами. СВЧ-лампы и их высоковольтные переключатели иногда производят нежелательные дуговые разряды, которые представляют собой короткое замыкание между источником питания и/или модулятором, который направляет мощность к лампе. Поскольку 50 Дж энергии, как правило, приводят к повреждению ВЧ-лампы (или Глава ! О.
Радиолокационный иередатчик 10.9. Какой источник СВЧ-мощности использовать? Не существует полезного и простого ответа на этот вопрос, однако в эгом разделе мы попытаемся рассмотреть некоторые проблемы, связанные с этим вопросом. В этой главе кратко описаны различные вакуумные лампы, которые были использованы для радиолокационных приложений, а в следующей главе рассматриваются твердотельные передатчики, которые также широко используются в РЛС. Естественно, возникает вопрос: какой источник СВЧ-мощности использовать для конкретного радиолокационного приложения.
Проектирование радиолокационной системы обычно включает в себя выбор между различными доступными возмож- 10.9. Какой источник СВЧ-мощиости использовапв,~ Б !~5 использование магнетронов для высокопроизводительных РЛС, особенно если их требуемая средняя мощность более 1 или 2 кВт или когда коэффициент улучшения селекции движущихся целей (СДЦ) должен быть больше, чем 30 — 40 дЬ.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
