Стр.302-376 (1152181), страница 14
Текст из файла (страница 14)
8.8 Изменение во времени (8.17) возрастает при увеличении концен. потерь, создаваемых плазмой трации свободных электронов. С этой точ. СВЧ разряда ки зрения начальная ионизация разряд. ного промежутка должна быть возможно меньше. Есть и еще один довод против применения интенсивного вспомогательного разряда — уменьшение срока службы разрядника. Обычно проблема вспомогательного разряда решается путем компромисса. Типичная величина тока вспомогательного разряда состав. лает 100 — 200 лка.
Кроме затруднении с энергией пика, при разработке резонансных разрядников обычно сталкиваются с запаздыванием зажигания, существующим п и первом включении передатчика. Для уменьшения запаздывания некоторые разрядники содержат в своем корпусе небольшое количество радиоактивного веще. ства, с помощью которого создается первичная ионизация. Такая ионизация полезна не тольио в разрядниках защиты приемника, но и в разрядвиках бло. кировки передатчика, несмотря на то, что само понятие пика относится только к разрядникам защиты приемника.
Перейдем к рассмотрению следующего важного параметра резонансных раз. рядников — эремени восстановления в послеразрядный период. Свободные электроны, остающиеся в разрядном промежутке после окончаи ния импульса передатчика, создают потери для принимаемых отраженных с галов. Концентрация электронов постепенно убывает за счет процессов диффузии сиги рекомбинации. В результате этого ослабление сигнала, поступающего в п иемник из антенны, изменяется во времени, как поназано на рис. 8.8. го в ри- Активная проводимость разрядного промежутка определяется только свободными электронами, а не ионами Поэтому процесс восстановления резонансных разрядников можно рассматривать как следствие деэлектрониэоции, а не деионизации разрядного промежутка.
Под временем восстановления тзоеет понимают отрезок времени после окончания импульса передатчика до момента, когда ослабление сигнала, обусловлен. ное данным разрядником, достигает заданной величины Еь по отношению к уров- 350 ню сигнала при полностью восстановившемся разряднике (см. рис. 8.8). В качестве уровня отсчета 7.» обычно выбирают ослабление сигнала иа 3 дб или 6 дб. Таины образом, можно говорить, например, о времени восстановления по уровню 6дб Чем больше время восстановления разрядников, тем больше «мертвая зона» вблизи радиолокационной станции, в пределах которой не может проне. водиться наблюдение за объектами Можно упрощенно полагать, что радиус втой зоны гмин связан с временем восстановления твоест соотношениеы ствосст гмяз = 2 (8.28) где с — скорость света в воздухе.
При времени восстановления, равном 5 жксек, «мертвая зона» станции по (8.28) составляет 750 и Время восстановления разрядника не может быть сделано сколь угодно малым. Существенную роль при этом играет выбор газового наполнения. С физической точки зрения для быстрого удаления электронов может быть использована ступенчатая рекамбинация через посредство отрицательных ионов Поэтому для получения малого времени восстановления желательно использовать электроотрицательные газы, обладающие большим электронным сродством. Образование отрицательных ионов в таких газах происходит за счет «прилипа. ния» электронов к нейтральным молекулам и атомам Как известно, инертные газы совершенно не образуют отрицательных ионов. Восстановление в инертных газах происходит в основном за счет медленно протехающих процессов диффузии.
Наибольшее электронное сродство имеют, например, пары воды, галогены, кислород и др Однако эти же газы затрудняют зажигание и горение СВЧ разряда, что приводит к увеличению энергии пика, просачивающейся мощности дуги, а также потерь в разряде (см. далее). Таким образом, требование малого времени восстановления противоречит другим требованиям, предъявляемым к разрядникам в режиме передачи В большинстве разрядников используется наполнение инертным газом (обычно аргоном) с электроотрицательной примесью, в качестве которой при меняются пары воды.
Такое наполнение позволяет получить время восстаяовле. ния порядка 2 — 5 мксек, в то время как при наполнении чистым аргоном время восстановления может доходить до !000 мксек. Применение примеси паров воды приводит к ряду нежелательных явлений— появлению зависимости параметров разрядников ат температуры окружающей среды, уменьшению срока службы и т д Достигаемая с помощью паров воды величина времени восстановления является недостаточно малой для некоторых применений. Поэтому представляют интерес другие методы, которые не требуют 'применения электроотрицательных примесей Сравнительно малая величина времени восстановления (порядка единиц илн десятков микросекунд] может быть достигнута при «чистом» газовом наполнении путем использования диффузионного метода Сущность этого метода заключается в ограничении высокочастотного разрядного промежутка близко располомсенными днэлектрическил|и поверхностями (керамикой, слюдой) или во введении в объем разрядного промежутка диэлектрика с развитой поверхностью, например, кварцевой ваты Ускоренное удаление электронов осуществляется здесь за счет двуполярной диффузии на диэлектрические поверхности.
Другой метод ускорения восстановления без помощи электроотрицательной примеси основывается на импульсном «вытягивании» электронов из основного разрядного промежутка с помощью создаваемого извне электрического поля Для этой цели может быть использован вспомогательный электрод.
Недостатком ) казанного метода является необходимость применения специальной импульсной схемы Наиболее радикальным путем уменьшения времени восстановления являет. сп разработка чисто электронных управляемых переключателей, инерционность ьоторых в сравнении с газоразрядными приборамя близка к нулю. Основной гр) дностью в этом направлении является создание очень больших плотностей гопвекцпопного электронного тока, необходимых для получения высокой агынвпой СВЧ проводимости и для обеспечения достаточного качества защиты Одним из путей решения укаэанной задачи является использование вторично-электронного резонанса в высоком вакууме под действием электрического полк коммутируемого СВЧ сигнала.
В настоящее время уже созданы вакуумные вторично-эмиссионные разрядники с временем восстановления порядка 1О нсек. Однако по качеству защиты приемника такие приборы пока заметно уступают газовым разрядникам. Остановимся в заключение на потерях мощности в разрядниках при горения СВЧ разряда. Эти потери желательно уменьшать, чтобы не происходило существенного снижения мощности передатчика, излучаемой в антенну. Не менее важной является и проблема жестчения газа, а также теплового режима самого разрядника, который при высокой мощности передатчика может выйти из строя. Строгий расчет потерь в разряде, как и большинства других характеристик высокого уровня мощности, в настоящее время отсутствует. Обозначим через ! импульсный высокочастотный ток, проходящий через каждый из разрядников в схеме, изображенной на рис.
8.5. Этот ток, как и во всякой передающей линии, связан с импульсной мощностью передатчика Рперед соотношением 7 = йг УРперед' Коэффициент Фх определяется характеристическим сопротивлением линии, в которую включен разрядник, и трансформирующими свойствами включения. Величина разрядного тока 7 при малом сопротивлении плазмы СВЧ разряда практически не зависит от свойств н параметров самого разряда. Мощность потерь Р , рассеиваемая в импульсе в рассматриваемом разряднике, пропорциональна произведению тока 7 и высокочастотного напряжения (7, падающего на разряднике в установившемся режиме: Р, =йИ. Если бы плазма, имеющаяся в разряднике, была создана независимо от СВЧ сигнала и обладала бы неизменной проводимостью, то падение напряжения (7 на разряде по закону Ома должно было быть пропорционально разрядному току С Мощность потерь в разряде Р в этом случае была бы линейно связана с мощностью Рз,р,д.
В действительйости, однако, проводимость плазмы самостоятельного СВЧ разряда увеличивается с ростом разрядного тока Напряжение горения (7 слабо зависит от величины 7 и, следовательно, от мощности передатчика. Есле положить для простоты (7 + [(Рпереэ), получаем: Рпот = йх йФ УРперед ~ й УРперед (8.29) где й — постоянная для данного типа разрядника с учетом свойств газового наполнения, частоты, конструнции разрядного промежутка и способа включе.
ния разрядника в тракт. Таким образом, в отличие ат обычной линейной нагрузки активные потери в разряднике в принятом приближении порпорцнональны квадратному корню из импульсной мощности передатчика. Исследования показывают, что в реальных разрядниках в зависимости от их конструкции Рвот Рве л, где т =0,5+0,8. Обозначим через (.перец потери в режиме передачи, определяемые через отношение мощности передатчика до разрядника к мощности, поступающей в основной тракт после разрядника.
С учетом (8.29) имеем: Вперед — — 1О !й Ж вЂ” 1018 ~1 — — ~ [дб]. (8.30) Роеред ! перел !'пот ~' УРпереп Уравнение (8.30) показывает, что с ростом импульсной мощности передатчика мощность потерь Рвет по абсолютной величине увеличивается, но потери й рез при этом уменьшаются. Опыт согласуется с этими выводами. Чем больше коэффициент трансформации тока (см. схему на рис. 8.3, б), тем меньше константа й в уравнениях (8.29) и (8.30). Поэтому в случае высокодоброт.
ных разрядников потери оказываются значительно меньше, чем в широкополое. ных разрядниках. Типичная величина потерь широкополосных р. з. п. н р б и составляет от О,! до07дб Несмотря на кажущуюся малость указанной величины в. Параметры разрядников в режиме ариелю Основными параметрами резонансных разрядников в режиме низкого уровня мощности являются средняя длина волны, рабочая полоса частот или диапвзол механической настройки, нагруженная добротность и вносимые потери, а также потери в разветвлениях. Эти параметры определяются «холоднымиз характери- ,УЧ йрт ДРР 6Л 186 Х/й а) а,рч П,УУ бал йпб Лаза Ц Рис. 8.9. Диапазонные характеристики широкополосных разрядников защиты приемника (а) и блокировки передатчика (б) в режиме низкого уровня мощности при включении на конце тракта согласованной нагрузки (различнмй масштаб КСВ) стиками колебательной системы разрядника и способом его включения в основной высокочастотный тракт.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
