Стр.202-301 (1152180), страница 9
Текст из файла (страница 9)
Сужение волновода улучшает его согласование со спиралью в широкой полосе частот. Одновременно уменьшается неоднородность фокусирующего магнитного поля, создаваемого соленоидом или постоянными магнитами. Другой широко распространенный вариант компактных настраиваемых трансформаторов основан на использовании связанных спи-- ралей. В этом случае входной н выходной тракты ЛБВ имеют вид коаксиальных линий, как показано на рис. 6.14. Внешние спирали, охватывающие основную спираль4 располагаются обычно вне вакуумной оболочки ЛБВ.
Расчеты и ойыт показывают, что при встречной в Таблицу стандартных размеров пермйльцых п плоских волповодов см. в прпложеппп 5 (Ц. 236 и амотке основной и внешних спиралей подобные переходы обеспе- а чивают согласование в весьма широком диапазоне частот порядк одной октавы при КСВ, не превышающем примерно 1,5. Примеры входных и выходных трансформаторов мощных ЛБ ЛБВ использующих замедляющие системы типа диафрагмированного волновода, показаны на рис. 6.1! и 6.12. В з 6.4,д указывалось, что для получения устойчивой работы усилительной ЛБВ в замедляющую систему необходимо включать сосредоточенный поглотитель. При малых мощностях такой поглотитель создается обычно с помощью слоя аквадага, наносимого внутри вакуумной оболочки лампы на стержни, служащие для крепления спирали.
«Холодное» затухание, вносимое ослабителем, составляет обычно не менее 50 дб. а! д Ш))~ШШШЫШ а б! Рис. 6.14. Свяааииые спирали в качестве входного и выходного трансформато- ров ЛБВ: у — коаксиальная линия; 2 — оснознаа спираль; 3 -отрезок аиешнеа спирали; а -стеклян . ная вакуумная оболочка; а -экран Рис.
6.16. Мощные усилительные ЛБВ с виутреииими поглощающими вставками (а) и внешними согласованными нагрузками (б), применяемыми для по. давления самовоабуждеиия: у — замедляющая система тима дяафрагмнрозаниого золноаода; 2 — поглотитель; д — аолновОдная согласоааиная нагрузка; и, 6 — вход и выход; б †кат; 7-коллектор В лампах средней мощности находят применение поглощающие вставки со связанной спиралью, располагаемые вне вакуумной оболочки ЛБВ. Наконец, в мощных лампах с замедляющей системой волноводного типа используются вставки из поглошающей керамики, располагаемые между диафрагмами вблизи середины системы (рис.
6.15, а). При наиболее высоких мощностях поглотитель размещается вне лампы в специальных волноводных выводах, как показано схематически на рис.,6.15, б. Не требуется вносить поглотитель в лампах бегущей волны миллиметрового диапазона, где собственные распределенные потери замедляющей системы оказываются обычно достаточными для предотвращения самовозбуждения ЛБВ. и.
Типичные конструкции и параметры ЛБВ В табл. 6.1 указаны параметры пяти типичных усилительных ламп прямой волны, различающихся уровнем выходной мощности и ппедназначаемых для работы в различных классах аппаратуры СхуЧ. О О ос а ОЛ 3 хао 4 3» аоо а а са Я О а й о О о 3 са о и 4 о » Ц о со о о \ о н о и н йфн соха н» ах ХЗО О х о О се О с. о се ахХ 33 33 ~о ах~ 3Х ца цдеа пе х а хо соса И И % хсс Ы ой 3 ах х с ххИ н н а и н а й 3 Я и йн » »н о 3 йО н Оо» о» ха йо» Я»Е » о$ нна е др 'енйе снанпнффеоп рр 'нннеенан ананпнффеоп 63 'носа«а ее«33 -Ое Нааепасс й О й Н н с н й 4 а ха »ах Ойа а»о о х О 3 хх оно о сд х х а х а с»со ах а ох » 3Х«,ОХ о а и-- СО 3 сх х 3~ ес а о " хсо » о о Хоо . ое на "о З а о о о Оа о х «3 «О а ! хОххаос й х аХООН ааааа «,Сха о Х 3.
ХСЧ % х 4 О Сс «,о ен х х х со хна а а ~ хй О ХО' системы ЛБВ с периодической магнитной фокусировкойе. Внешний вид одной из таких ЛБВ со спнральнон системой, предназначенной для работы в диапазоне частот 5,6— ! 0,4 Ггц при выходной мощности порядка 500 вт Рнс) 6.17 Влектронная пушка малошумяшея непрерь!яном Режиме ЛВВ) (указаны некоторые размеры в милли- ппкаэан На Рис 6 16 б метрах) Лампа имеет металло-керамическую вакуумную оболочку, коаксиальное устройство ввода и вывода СВЧ сигнала и коллектор с воздушным охлаждением.
Представляют интерес также системы центробежной электростатической и ионной фокусировки, позволяющие еще более резко снизить вес ЛБВ. Широкого практического применения, однако, эти системы фокусировки пока не нашли. ЛБВ, указанные в табл. 6.1 под № 4 и 5, являются типичными представителями мощных усилителей с замедляющей системой типа алист клевера», рассматривавшейся в р 6.5, а. Внешний внд мощной импульсной ЛБВ 1О-см диапазона показан на рис. 6.19. Как видно 6~~ ~ дрвйра Первая из этих ламп относится к классу маломощных низковольтных ЛБВ со спиральной замедляющей системой и с фокусирующнм соленоидом.
Внешний вид типичной малошумящей ЛБВ показан на рнс. 6.16. Для снижения шумов в таких лампах используется многоанодная электронная пушка с плавным ускорением электронного потока (рнс. 6.17). Конструкция типичной выходной ЛБВ средней ;:73ЯВ';ж-,: . мощности со спиральной замедляющей системой (с мы Р" )Р з) приведена на рис. 6.18, а.
Параметры аналогичной Рис. 6.16 Внешний вид малошумяшей ЛВВ 1О-см диапазона под № 2. Для сравнения в табл. 6.1 под № 3 указаны параметры спиральной ЛБВ миллиметрового диапазона, обладающей сравнительно большой выходной мощностью — до 0,5 вт. Недостатками обычных фокусирующих соленоидов (рис. 6.18, а) являются их громоздкость и большой вес, а также необходимость отдельного источника питания соленоида. В связи с этим за последьйанзр нее время широко приме- йр д» вв няются пикетированные ' Теория и расчет фокусировки электронных потоков рассматриваются в курсе электронно.
лучевых приборов 1!3 — 16) и здесь обсуждаться не будут. из этого рисунка и из табл. 6Л (Ыа 5), параметры и конструкция мощ. ных ЛБВ во многом аналогичны мощным многорезонаторным клнстронам, описанным в гл. 5. Применение ЛБВ типа О непрерывно расширяется и простирается от широкополосных входных усилителей в СВЧ приемниках до мощ. ных выходных каскадов импульсных передатчиков, генераторов помех и) б) Рив, 6.18.
Внешний внд типичных ЛБВ со спиральными вамедлиюшими сисчв. мами: а-сйеклиинек ЛББ средней мощности с фокусирующимн соленоидемн. пидны входной н вы ходкой волноводы н настроечные порыни; б — нетепло.керемнческеи ЛБВ повышенной мощ ности с периодической фокусировкой постоииными мвгнитем» и т. п.
Особенно широко применяются ЛБВ в системах многоканальной радиорелейной связи. Большие перспективы имеет использование ЛБВ в качестве бортовых усилителей космической связи на искусственных спутниках Земли. Мошные усилительные ЛБВ используются для питания фазированных антенных решеток радиоло. кагоров с управляемой диа. граммой направленности, содержащих до нескольких тысяч элементов, снабженных отдельными усилителями. Наряду с этим ЛБВ типа О применяются в качестве ''., '.т.лт ' , преобразователей и умножиЙй.
* ' .' '."; ' ы 'аслвй"ланч'" ,! дуляторов и генераторов весьма коротких импульсов. Рис 6.!9. Внешний вйд мошной импульс Представляет интерес также иой ЛБВ !О-см диапавонв использование ЛБВ в качестве источника шумов для систем радиопротиводействия и измерительных установок СВЧ диапазона. К числу менее обычных, но актуальных направлений относится создание ЛБВ, имеющих вместо обычного катода фотокатод или фо. тоумножительную систему, Такие 4йовю-ЛБВ могут найти применение в приемниках оптической связи с использованием лазерного излучения, модулированного СВЧ колебаниями. Немаловажное значение для дальнейшего развития ЛБВ типа О будет иметь уменьшение их габаритов и веса и повышение их механических свойств.
Большую роль может играть дальнейшее усовершенствование методов фокусировки электронных потоков. Примером такого усовершенствования является применение постоянных магнитов на основе самарий-кобальтовых сплавов. Можно ожидать даль. нейшего снижения уровня шумов во входных ЛБВ н повышения выходной мощности и к. и. д. в мощных. выходных ЛБВ. й ВВ. ЛАМПЫ ОБРАТНОЙ ВОЛНЫ ТИПА О а.
Переход оа ЛВВ-аанарагора и аннана обратной аолвы Лампы прямой бегущей волны, описанные в предыдущих параграфах, принципиально могут быть использованы не только в качестве усилителей, но и в качестве автогенераторов СВЧ. Для этого требуется лишь создать положительную внешнюю или внутреннюю В...ад обратную связь между выходом и входом ЛБВ. В $ 6.4,д было показано, что при внутренней обратной связи генерируе. мая частота имеет ряд дискретных значений, соответствующих различным ви. Замадаающаа дам колебаний замедляющей системы. ьь Пользуясь уравнением (6.59), нетрудно показать, что ввиду большой электри- ва ао ду частотами соседних видов колеба- ЛВВ с внешней онр ой ний оказывается очень малым. Поэ- сояаью тому при работе такого генератора обычно наблюдаются перескоки частоты.
Разделение видов колебаний ЛБВ увеличивается при сокращении длины лампы и при использовании внешней линии обратной связи, имеющей при той же геометрической длине меньшую электрическую длину. Схема устройства ЛБВ-генератора с внешней обратной связью изображена на рис. 6.20. В качестве цепи обратной связи может быть использован простой отрезок коаксиальной линии нли волновода с фазосдвигателем.
Для подавленйя самовозбуждения на нежелательных частотах в цепь обратной связи может быть включен полосовой фильтр. Обозначим через а и 6 геометрическую длину и фазовую постоянную внешней линии .обратной связи: 6 †„ > , где (о,)„— фазовая скорость волны в цепи обратной связи. Тогда, полагая фазовую постоянную уснливаемой волны в замедляющей системе ЛБВ равной р ы обходя по замкнутому контуру замедляющую систему "41 и линию обратной связи на рис. 6.20, можно записать фазовое условие самовозбуждения в виде роо 1оо+р1 =2пл; " + — = 2пп, (6.64) (ОЭ)оо ОЭ где в общем случае л= О, 1, 2, 3.. Через 1 н оэ обозначены геометрическая длина замедляющей системы и фазовая скорость в «горячей» системе. Уравнение (6.64) обеспечивает синфазность сигнала, возвращающегося по петле обратной связи, с исходи)ям сигналом, бегущим по ЛБВ. Фазовая скорость волны в ЛБВ и постоянная 6 в общем случае зависят от частоты и от постоянного ускоряющего напряжения Уо.
Поэтому, изменяя величину (1О, можно в некоторых пределах плавно изменять частоту на каждом из видов колебаний, т. е. получить электронную настройку ЛБВ-генератора. Для работы в широком диапазоне частот должно соблюдаться постоянство фазы обратной связи при изменении частоты. Этому условию соответствует д Е 1 +Н)=0;1 аР-+1(й =О, или — + — =О, гао (Огр)оа Огр (6.65) где (о, )„и огр — групповые скорости (скорости. движения энергии) в соответствующих участках рассматриваемой цепи, равные ОГО ГЙО (о ) = —. о гр оо ой ) гр Уравнения (6.64) и (6.65) позволяют понять основной недостаток генератора на лампе прямой волны. При нормальной положительной (прямой) дисперсии оба слагаемых в (6.65) имеюг положительный знак.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
