Лебедев И.В. Техника и приборы СВЧ. Том 1 (1970) (1152176), страница 65
Текст из файла (страница 65)
Мощность передатчика в импульсе, в зависимости от типа и назначения станции, составляет обычно от нескольких десятков до нескольких сотен киловатт. В некоторых случаях мощность доходит до десятков мегаватт. Длительность импульса составляет примерно 0,5 — 5 мксек. В ответвительном антенном переключателе, изображенном на рис. 121, показаны три широкополосных резонансных разрядника.
С выхода антенного переключателя принимаемый сигнал, имеющий мощность порядка 10 'о — 10 'з вт, поступает на малошумящую усилительную лампу бегущей волны с замедляющей системой спирального типа. Усиленный сигнал подается далее на смесительный детектор. На тот же детектор подаются колебания от маломощного отражательного клистрона, работающего в непрерывном режиме и играющего роль гетеродина.
Сигнал разностной частоты, снимаемый с детектора, подается на усилитель промежуточной частоты. Система автоматической подстройки частоты гетеродина, не показанная в деталях на рис. 12.1, обеспечивает постоянство разностной (промежуточной) частоты. Обычно промежуточная частота выбирается от 30 до 60 ЛХг~ при полосе порядка 2 — 6 Мг~. Усилитель промежуточной частоты обеспечивает значительное усиление принимаемого сигнала, после чего производится детектирование и усиление сигнала по видеочастоте.
Сигнал с выхода усилителя подается на индикатор — электронно-лучевую трубку *. В высокочастотном тракте станции имеются одно или два вращающихся соединения, позволяющие производить обзор — вращение и качание антенны. Вращающееся соединение, показанное на рис. 12.1, содержит короткий отрезок жесткой коаксиальной линии, на концах которой имеются штыри, введенные в волноводы. На конце волноводного тракта находится излучатель с параболическим зеркалом, обеспечивающим заданную диаграмму направленности излучения. В тракте использованы секции стандартного прямоугольного волновода, возбуждаемого на волне типа Н1о.
Сочленение ~волноводов производится с помощью дроссельных фланцев. На выходе магнетрона расположен ферритовый вентиль. Для контроля работы передатчика используется направленный ответвитель. Тесное взаимодействие основных сверхвысокочастотных приборов — магнетрона, клистрона, разрядников, ЛБВ, кристаллического детектора — в значительной мере влияет на надежность работы станции. Большую роль играет помехозащищенность станции— способность вести наблюдение за объектами при наличии организованных помех. Требования к электровакуумным приборам и ко ' Вопросы работы радиолокационной станции подробнее разбираются~ в курсе «Основы радиотехники» (см.
также [61). всему высокочастотному тракту при этом резко возрастают, так как оказывается необходимым изменять рабочую частоту в достаточно широкой полосе. В ряде случаев от станции требуетсяселекция движущихся целей, и т. д. Поэтому высокочастотные тракты современных радиолокационных станций имеют обычно более сложный вид, чем на рис. 12.1. В них применяются различные балансные схемы, циркуляторы, согласующие элементы, фильтры и др. б; Высокочастотные тракты измерительных установок С волноводно-резонаторнои аппаратурой приходится сталкиваться при разнообразных испытаниях электровакуумных приборов сверхвысоких частот.
Измерения параметров магнетронов, ламп бегущей волны, клистронов и других приборов в негенерирующем состоянии, т. е. <холодные» измерения, производятся на установках низкого уровня мощности. Типичная блок-схема измерительной установки низкого уровня мощности показана на рис.
12.2*. Рис. 122. Блок-схема типичной волноводной измери- тельной установки низкого уровня мощности: 1 — отражательный клистрон, 2 — блок питания с генератором модулирующего напряжения, 3 — индикаторный осциллограф, 4 — ферритовый вентиль или фиксированный поглощающчй ослабитель, 5 — резонансный волномер, б — регулируемыи о=ла битель, 7 — фиксированный ослабитель,  — измерительная ли ния с передвижным зондом, 9 — низкочастотный резонансный усилитель, 10 — согласованная нагрузка, 11 — секция волновода с поршнем, 12 — направленный ответвитель, 13 — детекторная головка * Частные случаи установок низкого уровня мощности для измерения параметров полых резонаторов и замедляющих систем приводились выше на рис.
1040, 10.44, 1129 — 1131. 417 Клистронный генератор, питающий волноводыый тракт, обладает мощностью порядка 20 — 100 мвт. Высокочастотный тракт содержит регулируемые и фиксированные ослабители (развязки), резонансный волномер и измерительную линию с передвижным зондом. В рассечку тракта или на его конце включается измерительный прибор. На конце тракта при измерениях по методу четырехполюсника располагается, как правило, согласованная нагрузка или секция волновода с поршнем. Кроме того, в случае необходимости в тракт включается направленный ответвитель с детекторной головкой.
Наконец, при некоторых измерениях пспользуются фазосдвигатели, двойные тройники, трансформаторы, не показанные на рис. 12.2. Основными величинами, непосредственно измеряемыми на описанной установке, являются КСВ, фаза стоячей волны и затухание в зависимости от длины волны или частоты. Все основные детали измерительного волноводного тракта, а также электронные низкочастотные устройства — блок питания клистрона с модулятором, усилитель и др. в настоящее время изготавливаются промышленностью.
Для измерений на высоком уровне мощности, например, для испытаний в режиме генерации, применяются несколько иные измерительные установки. Пример установки, используемой для «горячих» измерений с магнетронами, показан на рис. 12.3. Высо- Рис. 12.3. Блок-схема волноводной установки высокого уровня мощности для снятия характеристик импульсного магне трона: 1 — исследуемый магнетрон, 2 — импульсный модулятор, 3 — рассогласователь; 4 — направленный ответвитель; 5 — регулируемый ослабитель малой мощности, 6 — спектроанализатор; 7 — коаксиально-волноводный переход, 8 — проходной резонансный волномер, 9 — импульсный осциллограф; 10 — де- текторная головка, 11 — калориметрический измеритель мощности кочастотный тракт этой установки образован стандартными прямоугольными волноводами, снабженными дроссельными фланцами.
На конце высокочастотного тракта включена водяная согласованная нагрузка, входящая в состав калориметрического измерителя 418 мощности. Волномер и спектроанализатор, а также, в случае необходимости, термисторный мост, включены через направленные ответвители. Для контроля формы импульса и для индикации при измерении длины волны применяется импульсный осциллограф, на вход которого подается огибающая высокочастотного импульса с кристаллического детектора. Таким образом, измерительные установки СВЧ содержат большое количество волноводных устройств, непосредственно связанных со вспомогательными низкочастотными электронными схемами. Следует иметь в виду, что на практике встречаются и значительно более сложные установки, например, установка для испытания СВЧ усилителей или резонансных разрядников.
Детальное рассмотрение таких схем, однако, выходит за рамки данного учебника. 5 12.2. ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ ПЕРЕДАЮЩИХ ЛИНИЙ И КОЛЕБАТЕЛЬНЫХ И ЗАМЕДЛЯЮЩИХ СИСТЕМ СВЕРХВЫСОКИХ ЧАСТОТ Техника волноводов и полых резонаторов, а также замедляющих систем прочно вошла в практику и широко применяется на сверхвысоких частотах вплоть до миллиметрового диапазона волн. Помимо радиолокационных применений, волноводы и полые резонаторы используются в аппаратуре связи, телевидения и навигации. Все шире эта техника внедряется в научные исследования в областях радиоспектроскопии, атомной физики, радиоастрономии, медицины, биологии и др.
Расширяется круг промьппленных применений техники сверхвысоких частот. Особенно широкое применение полые резонаторы, замедляющие системы и волноводы находят в электронике сверхвысоких частот. С переходом к наиболее коротким волнам начинают ощущаться недостатки «обычных» волноводов и «обычных» полых резонаторов. Пробивная прочность волноводов с укорочением волны падает, потери возрастают. Добротность полых резонаторов уменьшается, потери в резонаторах растут.
Появляются трудности механического исполнения, так как размеры сечения волноводов и размеры полости резонаторов, пропорциональные длине волны, становятся весьма малыми. Такие же трудности возникают и при использовании замедляющих систем в нижней части миллиметрового диапазона волн. К этим затруднениям следует прибавить ограничения, связанные с рассеиванием мощности на резонаторных и замедляющих системах, используемых в электровакуумных приборах СВЧ. Некоторые недостатки волноводов проявляются и в сантиметровом диапазоне волн, где, вообще говоря, применение волноводов является наиболее оправданным.
В ряде случаев размеры и вес волноводов ставят препятствия на пути создания малогабаритной аппаратуры. Рабочая полоса частот, пропускаемых волноводом, для некоторых применений оказывается недостаточно широкой. Ограниченность полосы частот приводит также к тому, что для перекрытия всего диапазона СВЧ требуется ряд стандартных сечений волноводов. Для каждого типа сечения необходимо создание полного комплекта дорогой испытательной аппаратуры — измерительных линий, волномеров, ослабителей, ответвителей, циркуляторов, нагрузок и т.
д. Наконец, пробивная прочность волноводов оказывается иногда недостаточной даже в сантиметровом диапазоне волн в связи с резким повышением мощности, получаемой от генераторных и усилительных приборов СВЧ. Работа по усовершенствованию волноводных систем в настоящее время не прекращается.
Чрезвычайно важным направлением является миниатюризация и, в перспективе, микроминиатюризация всех узлов техники СВЧ. Некоторые успехи в этом направлении достигнуты с использованием полосковых линий. Тем не менее СВЧ аппаратура до сих пор остается самым «узким» местом в общем направлении миниатюризации радиоэлектронных устройств. Большое внимание уделяется созданию новых волноводных цепей, в особенности многополюсных устройств, на базе существующих типов волноводов.
Важное практическое значение имеют дальнейшие разработки невзаимных систем, использующих ферриты. Наряду с этим продолжаются теоретические и экспериментальные поиски новых типов передающих линий СВЧ. На этом пути можно ожидать особенно больших успехов, если будут созданы новые синтетические диэлектрики, обладающие высокой диэлектрической постоянной при весьма малых высокочастотных потерях. Большой интерес могло бы представлять использование полых металлических волноводов, поперечные размеры которых велики и допускают существование нескольких типов волн.
Некоторые положительные результаты в этом направлении уже достигнуты в связи с разработкой круглых волноводов, возбуждаемых на волне типа НО1. Следует иметь в виду, однако, что проблема создания многоволновых волноводных трактов для радиотехнической аппаратуры и для высокочастотных систем электровакуумных приборов значительно сложнее, чем проблема волноводной линии связи. До сих пор этот вопрос не нашел полного практического разрешения.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
