Стр.52-101 (1152178), страница 8
Текст из файла (страница 8)
Рассмотрим для примера монотрои Активная электронная проводимость зазора, согласно выводам 62.7, при малых амплитудах имеет внд )с 6 = — Р(Е). эл 2(7 с Следовательно, по уравнению (3.5) самовозбуждение монотрона возможно при условии )с 0<6 в< — — г(6), 2()с где О„,цш — суммарная активная проводимость резонатора и нагрузки, приве. денная к плоскости зазора. Отсюда может быть найдена величина пускового тока )пуси равная 2ис 6„, (пуси = (ЗЛП В самом благоприятном для самовозбуждения монотрона случае при 0 — 0 (см выше рис 2.24, а) получаем: с(8) = — 0,095, откуда /пуси 6 2 = 2),! УсОпслв Полагая для примера Ус = 300 а, Опоив =-- (О з ом х, имеем; (пуси 6,33 и.
Лаже в случае О„„вв = !О ом пусковой ток мойотронз оказывается равным 0,633 а, Получить такие и большие величины тока з тонком электронном пучке прн сравнительно низком ускоряющем напряжении обычно не удается Отсюда становится отчасти понятным, почему не имели большого успеха опыты по практи. ческому осуществлению монотронов Дело, как мы видим, в том, что абсолютная величина отрицательвой элентронной проводимости вмонотроне весьма мала. Поэтому требуется либо сильно уменьшать активную проводимость резонатора и трансформированную проводимость нагрузки, либо чрезмерно увеличивать постоянный электронный ток, Аналогичная ситуация встречается и в некоторых друг их приборах СВЧ.
в. Частота сенерыруемых колебаний Используем условие (3.3), согласно которому в установившемся режиме генерации сумма реактивных проводимостей резонаторной системы и нагрузки, а также реактивной электронной проводимости должна быть равна нулю. Предположим для простоты, что нагрузка в сечении высокочастотного зазора имеет чисто активный характер, т. е. В„' = 0 (случай комплексной нагрузки будет рассмотрен в $ 3.3). Тогда для всякого генератора, эквивалентная схема которого имеет вид, показанный на рис.
3.1, реактивная проводимость колебательной системы должна быть равна взятой с отрицательным знаком реактивной электронной проводимости: В = — Ввш (3.12) С другой стороны, для всякой «холодной» резонансной системы вблизи резонансной частоты то реактивная проводимость В связана с нагруженной добротностью 1~„соотношением (3.!3) 2пполп ( йт )т=.т. 2(О+Он ) т — че ~сев ~о(1 ) ' 2Он Опоан (3.15) ч = чгев Учитывая условие стационарной амплитуды (3.2), можно вместо величины Опоаи подставить в (3.16) взятую с отрицательным знаком активную электронную проводимость. Окончательно получаем: (3.16) 2г/и О»л / Уравнение (3.!6), играющее особо важную роль, показывает, что в общем случае частота генерируемых колебаний определяется в первую очередь резонансной частотой «холодной» колебательной системы.
й! где ч — частота, при которой рассматривается проводимость резонатора. Отсюда с использованием обозначения (3.6) имеем: В = 21)н бполи à — — 1 ) (3 14) ( те Подставим уравнение (3.14) в (3.12). Частота т, удовлетворяющая условию (3.!2), является частотой установившихся колебаний в рассматриваемом автогенераторе при фиксированных значениях те, 9„, Ввоза н Взл' Чем выше нагруженная добротность резонатора Яв, т.
е. чем меньше потери в резонаторе и чем слабее он связан с нагрузкой, тем меньше частота автоколебаний ч „отличается от собственной частоты чэ. Для того, чтобы регулировать частоту генерируемых колебаний, можно изменять величину т„т. е. перестраивать (настраивать) колебательную систему автогенератораэ. Поэтому генераторы СВЧ резонансного типа часто снабжаются органами механической настройки. Одним из недостатков механической настройки является ее инерционность. Это побудило поиски других методов настройки, позволяющих быстро изменять частоту генераторов СВЧ (см.
ниже). Резонансная частота колебательных систем определяется их размерами. Поэтому при изменении температуры резонаторной системы величина т, и, следовательно, генерируемая частота могут несколько изменяться. Для количественной оценки тепловых уходов частоты принято рассматривать температурный коэффициент часпэопэы (ТКЧ), определяемый как изменение частоты тгэш соответствующее изменению температуры на 1' С. При разработке генераторов СВЧ стараются использовать такие материалы и конструкции колебательной-системы, которые обеспечивают минимальную величину ТКЧ.
е. Электронная настройка я электронное пиегяеяне ееегога Реактивная электронная проводимость В,„, как и активная проводимость бэк, является функцией угла пролета, постоянных напряжений и постоянйого конвекционного тока пучка, а также амплитуды СВЧ колебаний. Поэтому отношение †", входящее в уравнение (3.16), така же зависит от электронного режима генератора: — =) (()е )о 6 ()ж ") эл Уравнение (3.16),определяющее частоту установившихся колебаний генератора с резонансной колебательной системой, можно теперь переписать в виде (3.16а) Таким образом, изменяя величину постоянного конвекционного тока )„проходящего через генератор, или постоянное напряжение ' У„можно в некоторой степени управлять рабочей частотой, не меняя настройки резонатора, т. е.
при чз = сопя(. ' Под перестройкой частоты генераторов СВЧ обычно понимают изменение частоты, производимое непосредственно при работе генератора. В этом смысле носшрэйка означает изменение частоты генерируемых колебаний, производимое в нерабочем режиме перел подачей питающих напряжений. Большого' принципиального различия в методах механической настройки н перестройки нс существует Поэтому здесь и в других разделах указанные два процесса не противопоставляштся друг другу. Изменение частоты за счет изменения электронного тока, проходящего через прибор, получило название электронного смещения частоты.
Изменение частоты за счет одного из постоянных напряжений, приложенных к лампе, принято называть электронной настройкой. В широком смысле слова под электронной или электрической насгройкой обычно подразумевают всякое изменение частоты генерируемых или усиливаемых колебаний, осуществляемое электрическими (немехани- еб ( би)~ ческими) способами, включая воздей. ствие не только на электронный по- ( ~ с ток, но и на полупроводники, ферри- 1 1 тыит.
п. Существование электронной на- чггеег чгггнч стройки легко показать графически на основании уравнения (3.12), рассматривая пересечение функции реак- а) тивной проводимости колебательной системы В„=)х(о) с графиком зази- +и ! симости — В,„= 7а(т), как показано а на рис. 3.4, а. При изменении реак- о "в тивной электронной проводимости от 1 ! ! 1 -(Вел)х к (В„), происходит соответ- В $ ственное изменение генерируемой ча- 1 1чгаг СТОТЫ ОТ Тген Х До ~ген в чгач чг~ ~ ччаг ае Электронная настройка является важным параметром генераторов СВЧ и, как будет видно из дальнейшего, имеется не только у генераторов резонансного типа, но и в особенности у приборов с нерезонансной колебательной системой. Электронную настройку можно использоватьдля без- Рис. зль Нахождение частоты усынерционного управления частотой, тановившихся колебания генератодополняющего механическую пере- Ра колебательная система кото- рого имеет одни (а) н два близко стройку, и для частотной модуля расположенных вида колебаний ции генератора.
Если диапазон из- (б1 менения частоты, определяемый уравнениями (3.16) и (3.16, а), достаточно велик, то электронная настройка может быть использована взамен обычной механической перестройки частоты генератора. Для получения возможно более широкого диапазона электронной настройки или электронного смещения частоты желательно, согласно уравнению-(3.16), снижать нагруженную добротность колебательной системы 9к. С втой целью можно увеличивать потери в колебательной системе генератора.
На практике, однако, для получения высокого к. п. д. более целесообразно снижение добротности Я„ за счет более сильной связи генератора с нагрузкой. Как видно из уравнения (3.13), при этом обеспечивается увеличение активной проводимости нагрузки ба', трансформированной к вазору генератора. К такому'же выводу можно придти и более формальным путем, рассматривая трансформацию активной проводимости нагрузки. В первом томе учебника Н) показано, что трансформированная активная проводимость нагрузки для всякого резонатора определяется уравнением 6„'=б — ' е.. ' где Я,„— внешняя добротность резонансной системы.
Суммарная активная проводимость резонатора и нагрузки оказывается равной 6„,„=6+6„'=6 ~1+ — ' е (3.17) ' С целью повышения добротности иногда идут даже по пути применения сверхпроводящего резонатора, охлаждая его до температуры жидкого гелия.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
