Справочник по радиолокации (ред. Сколник М. И.) т. 3 - 1979 г. (1151802), страница 23
Текст из файла (страница 23)
линейность передаточной характеристики лампы, непосредственно придавая огибаюшсй импульса на выходе лампы требуемую форму. Следует ожидать, что интерес к формиронаною импульсов будет непрерывно расти, однако, вероятно, потребуется применение различных сочетаний и комбинаций рассмотренных здесь чстотов формирования, прежде чем ока.
жется возможным игнрокое практическое исполгоонание сформированных нм. дульсов. э.9. Пробвемв импульсных посылом В современных радиолокационных устройствах все более желательной является работа посылкой, состоящей из пачки очень коротких импульсов, что позволяет получить высокую разрешающую способность как по дальности, так н по скорости при одном коротком облучении нели. Такой режим работы эрудновсушествим в передатчике и сушественно влияет на выбор ВЧ лампы. В дальг!ейшем в качестве примера будет произвольно выбрана форма сигнала, состояшего из 100 посылок в секунду с длиной посылки, равной 1 мс, причем каждая посылка состоит из 1000 импульсов длительностью в 0,1 мкс, излучаемых через 1 мкс. Частота повторения импульсов в интервале посылки 1 МГц, с еднее значение частоты повторения 100 кугь а среднее значение коэффицив заполнения 0,01.
В типовых РЛС с импульсными посылками должна ызь также йредусмотрена возможность одновременной работы импульсамн другой плите!!внести, однако данный пример удобен для пояснения проблемы. Лампы с прямолинейным электронным лучом. Когда для усиления описанной выше импульсной посылки используется лампа с прямолинейным влек. тронным лучвм, к. п. д. лампы очень сильно зависит от двух факторов. 70 ! 9 Проблелга алпульсньж посылок !. Если мод)лоруюшне импульсы подаются на катод нли модулпруюшяй анод лампы (коэффипнеггг усиления модулнрующего анода принимается равным 1), го энергия расходуется за каждый импульс на заряд паразитны) емкости цепи до полного ускоряющего напряжения и на последующий разряд.
Если интервалы между импульсами достаточно малы, выгоднее оставлять луч включенным и примириться с соответствующей потерей энергии, чем расходовать энергию при каждом включении и выклкшснни луча. Для клпсгроиа яа 030 кВт с первеансом, равным ! микроперву, ток луча 31 А и потребляемая при включенном луче мощность 3,1 Дж(мкс. Если паразигная емкость (катода пр~ модуляции на катод илн модулнруюшего анода при модуляции иа модуднрующий анод) равнз 500 пф, накопленная на пей энергия 2,55 Лж.
Вся эта вяергин теряется (если не агпользуются чрезвычайно сложные схемы модулятора) при каждом разряде паразигной емкости и гакая ке энергия теряется а модуляторной лампе при каждом эаряле паразитной емкости, так что при каждом включения и выключении лампы потери энергии составляют 5,1 Дж.
Совершенно очевидно, что не имеет смысла вьпгчючать клнстрон в рант матраваемом примере в течение интервала длательностью 0,9 чкс между ггхпгульсами посылки Потеря энергии булет меньше, если не выключать клггг гров, хотя лаже в этом случае потеря энергии будет в 1О раз больше, чем прн обы шом,режиме работы клпстрона с длиннычи импульсамн 2.
Лаже в случае выбора более «разухгной» формы посылки (напрнмер, па ~кгг импульсов длительносп ю ! мкс с интервалами 10 чкс), потеря энергия прн увеличении н уменьшении тока луча обусловлена конечной длительностью фрон га и спада импульса модулятора (см рис. 34) 1! !5) Если пиковый ток модуля юра, раскодуемый на заряд и разряд паразитной емкости цепи, составляет 50 А, то увеличение и уменьшение напряженая происходит в течение 1 мкс Так как ток луча меняется пропорционально напряжению в степени 3(2.
результируюгцая потеря зверюги при линейном нарастании напряжения в течение 1 мкс эквивалентна потере при полной мощности не за 0,5 мкс, а только за 0,4 мкс. Тем не менее прн учете времени как увеличения, так и уменьшения напряжения полная энергия а луче будет соогнетсгвовать потерям пра полной мощности за 0,8 мкс, т. е. 2,5 Дж Таким образом, даже в случае импульсов длительностью 1 мкс полезная эиер;ия составит 3,1 Лж иа импульс, энергия, затраченная на заряд и разряд паразгпной емкости, 5,1 Дж на импульс и энергия, теряемая в луче, 2,5 Лж на импульс.
Для значений параметров, принятых для второго примера, незавнсггмо от к. и. д. самого клистрона, к и. д всего устройства уменьшится в результате использования коротг их импульсов в (3,14-5,1+2.5)г3,1 илн в 345 раза Поаьгшенныг! коэффициент усиленна. Прн более высоком коэффнпненге усиления молулиругоше~о анода можно, ес ге«геенно, получить лучшие резуль. таты Потери энергии луча уменьшатся приблизительно в число раз, равное коэффициенту усиления, а потери в паразптной емкости — в число раз, равное грнблизительно квадрату коэффициента усиления.
Однако, как было отмечено в й !.3, модулируюшне виолы с высоким коэффициентом усиления редко применяются. Другое решение — использование управляющей сетки с высоким коэффициентом усиления, которая, олнако, не может быгь использована в лампах большой мощности без защитной сетки (см. э 1.3), уменьшающей мощность, рассеиваемую на управляющей сетне. Защитная сетка с коэффициентом усиления порядка 40 применяетсн в лампах с импульсной мощностью приблизительно до 100 кВт, однако можно ожидать, что мощность ламп с гаьнмп сетками будет быстро увеличиваться, В некоторых системах возможна под~ения формы посылки, миннмизиру.
юшая потери энергии в передатчике. Это приводит, естественно, к компромиссу между к. п. д. передатчика и формой сагнала. Увеличение длительности импульсов и уменьшение частоты их пав горения позволяет увели нпь мощность излучения в импульсе при заданной первичной мощности. Тем не менее Гл. А Радиолокаиионньге передатчики трудности передачи идеальной формы сигнала при улучшенном к.
п. д. вохра* ияются. Потери знергии луча можно уменьшить, усложнив модулятор с тем, чтобы н результате увели ~ения допустимого пикового тока ускорить заряд и разряд паразитной емкости. Потери энергии н паразитной емкости также могут быть уменьшены при разработке достаточно сложного модулятора, н котором для заряда н разряда паразитпой емкости использован метод й.
хранения энергии. Такое усложнение допустимо в антенных решетках с не. льшим коли ~еством модуляторов на всю систему. Это должно учитываться цри выборе размерон подрешетки и числа элементов антенны на одну высоначастотную лампу (в 6 1.6, ФАР типа 2). Усилители со скрещенными полями. В случае использования для усиления пачек импульсов длительностью 0,1 мкс усилителей со скрещенными полями с импульсной модуляцией на катод возникает та же проблема снижения к.п. д., но она стоит ие столь остро благодаря более низкому рабочему на пряжсишо усилителей со скрещенными полями. Усвлигель со скрещенными иолямн, эквивалентный лампе с прячолпнейныч электронным лучом с рабо чим напряжением 100 кВ, работает при напря;кении 40 кВ и пиковом токе 60 А. Поскольну потери на заряд и разряд параз!жной емкости пропорцио.
нальны квадрату напряжения, они уменьшаются в усилителе со скрещенными поляип н 6,26 раз по сравнению с клистроном на 100 кВ. Кроме того, так как на усилитель со скрещенными полями все время должно подаваться вход. вое ВЧ напряжение во избежание появления интенсивного шума иа выходе в процессе нарастания тока, участки увеличения и уменьшения тока луча практически не «отсекаются». Однако из-за этого ухудшается форма нмпуль. са. В качестве возможного варианта для сохранения ~ребусмой формы им. пульса частота сигнала в интервалах фронта и спала импульса может сме. щаться озносительно рабочей частоты либо сигнал может переключаться ка.
ким-либо электронным устройством на искусственную нагрузку (см. 6 1.5 и 1.6). При этом вновь возникает проблема потери энергии луча, хотя эти потери ие столь велики, как в случае лампы с прямолинейным электронным лучом. Вследствие низкого динамического сопротив.шипя усилителя со скрещеи. мыми полями значите.юный ток возпикаег лвшь при напряженна, составчяю.
щем прнблизгжельно 900» ог рабочего напряжения. Однако при малой вели. чине дина»ышеского сопротивления для ускорения разряда напряжения по окончании импульса потребуется специальная схема «отсека~ия хзоста» импульса, что позволит избежать паразитиого шума в интервалах между им. пульсамн. Хотя через усилитель со скрещенными полями проходит очень небольшой ток при напряжении, не превышающем 90% рабочего напряжения, ои можег явиться при юной значительного шума иа выходе. Типичная схема отсекаюя хвоста и соответствующая форма импульсов показаны иа рис.
38. Значительное повышение к. и. д. можно получить с помощью усилителя со скрещенными полями при постоянном напряжеивп питания, который аклю. чается входным ВЧ напряжением и выключается управляющей сеткой, так как заряд н разряд паразитной емкости не происходит прн каждом импульсе и можно осуществить очень быстрое включение и выключение лампы. Однако энергия, потребляемая управляющим электродом от импульсного генератора, не является незначи~ельной.
В усилителе со скрещенными полямн на 40 кВ при токе 60 А она достигает 0,1 Дж на каждое выключение импульса. Таким образом, при работе с импульсами длительностью 0,1 мкс к. и. д, уменьшится в отношении (024+0,1)(024 или в 1,4 раза. Хотя на управляющем электроде рассеивается за каждый импульс небольшая доля этой энергии (0,1 Дж), его нагрев ограничивает максимально возможное значение ча стоты повторения импульсов. Ко времени составления этого справочника до. пустимая частота повторения для управляющего электрода не превышала нескольких килогерц. Поэтому частота повторения 100 кГц в рассмотренном примере значительно превышает практически достигнутые результаты.
60 (ПО. Требоеиния к стибильноспт передатчиков ревпюльге мгвпюп — т 1 1 1 1 'т" 1 1 ! тЛО. Требования к стабильности передатчиков Сеиекторы движущихся целей с импульсной модуляцией. В табл. 3 гл. б приведены допустимые значения разного рода нестабильностей в селекторах 6! Идеальным способом создания импульсных посылок явлиетси применение усилителя со скрещенными полями с автоимпульсной модуляцией (например, дематрона), так как в этом случае не требуется модулятор и не возникают трудности, связанные с очень высокой частотой повторения импульсов.
Прв использовании усилителя со скрещенными полями с электродом смещения также не требуется модулятор и отсутствуют ограничения по частоте паата. рения импульсов, однако мощность источника напряжения смещении должна быть относительно велика. Применению ламп с автоимпульсной модуляцией как средству решения проблемы импульсных посылок уделяется очень большое внимание, и можно ожидать, чта в случае успешной разработки УЯ Пеюпеони найдут широкое применение. Од- пе~уляюеп вако в ходе такой РазРаботки патРе- Пеппе буется решение ряда задач, связан- апселшпель Пв ных со счедующнми особенностями лрпеюп е ламп с автоимпульсной модуляцией (см.
также В !.6. гРАР тяпа 3): !) к. п.д. усилителей со скрещенными полями с автонмпульсной модуляцией ниже, чем других типов Уеелюпель усилителей со скрещенными полями; певпрллепню- 2) прп постоянном напряжении питания необходим защитный шунти. руюшпй разрядник (за псключеняеи случаев, когда батарея конденсаторов е, Пилюли Пплюиел д точно мала); достаточно мала; лю гуштюре еюсвпвпепв 3) вследствие чалого дннамиче- Пее еюеел ского сопротивления усилителей со юеля скрегцеиными полями, при работе с длпинымн импульсами для обеспечения небольшого спада ях вершины еюсвпе- . неабходима большая ба~арса коиден- юе ею сатаров; 4) прп разработке лампы требуется обеспечить малую зависимость рабочего напряжения от частоты, чтобы уиеньшить изменения мощности в пределах рабочей полосы частот при постоянном напряжении питания; 5) отношение сигиал,'шум меньше, чем в лампах с прямолинейным влек.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
